Introducere
Ceasul este inima fiecărui produs electronic.
Acesta oferă o formă de undă stabilă şi repetabilă, la care se referă toate semnalele din produs. În esenţă, un ceas asigură sincronizarea în timp a sistemelor electronice. Prin urmare, un ceas este extrem de important pentru funcţionarea unui dispozitiv electronic: un semnal de ceas mai bun asigură performanţă mai ridicată, comportament mai consistent, şi o funcţionare mai sigură.
În general, diferite componente de sincronizare, cum ar fi rezonatoarele, oscilatoarele şi generatoare de tact pot fi folosite ca surse de referinţă, în funcţie de cerinţele aplicaţiei finale. Un rezonator este un dispozitiv mecanic vibrator – el necesită un circuit oscilant, de obicei, amplasat în interiorul unei CI semiconductor, pentru a genera un semnal de tact. Un oscilator integrează un rezonator şi un circuit oscilant în interiorul unei capsule de 4 sau 6 pini, şi furnizează un singur semnal de tact. Un generator de tact este un dispozitiv mult mai mare - acesta necesită un rezonator extern de referinţă şi are, de obicei, una sau mai multe bucle PLL pentru a genera unul sau mai multe ieşiri de tact. În toate cazurile, sursa de tact trebuie să fie stabilă (frecvenţa trebuie să rămână constantă) şi ar trebui să aibă o bună calitate a semnalului (de exemplu, forma de undă trebuie să fie corectă, cu duty cycle** bun, cu palier ascendent si descendent scurt şi fronturi de tact precis repetate).
** Duty Cycle = Raportul între semnalul de intrare şi ieşire (0 sau 1)
Până foarte recent, majoritatea surselor de sincronizare au folosit un cristal de cuarţ de referinţă deoarece acesta asigura o stabilitate adecvată şi o calitatea a semnalului de înaltă performanţă şi fiabilitate. Recent însă, Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) găsesc aplicare în tot mai multe domenii, şi rezonatoarele MEMS înlocuiesc acum rezonatoarele de cuarţ în aplicaţii de timming.
În plus faţă de noile rezonatoare MEMS, circuitele oscilante care acţionează rezonatoarele suferă şi ele transformări profunde. Banalele circuite oscilatoare cu cuarţ au ajuns la fel de comune ca şi amplificatoarele sau memoriile tampon. Ieşirile oscilatoarelor sunt de obicei la aceleaşi frecvenţe ca şi cristalele. Noile circuite, mult mai moderne, care utilizează oscilatoare MEMS, sunt mult mai performante şi pot oferi mai multă flexibilitate care poate fi folosită pentru a personaliza dispo­zitivele pentru aplicaţii specfice. Mai important, acestea oferă beneficii semnificative în simplificarea lanţului de aprovizionare - cum ar fi oferirea de timpi de livrare mult mai mici decât cuarţul cât şi posibi­litatea de a folosi un singur dispozitiv de bază pentru o varietate de aplicaţii diferite.
Oscilatoare MEMS, cum ar fi cele de la SiTime, înlocuiesc oscilatoarele cu cuarţ tradiţionale programabile şi cu frecvenţă fixă într-o varietate de aplicaţii electronice, cum ar fi calculatoarele, bunurile de larg consum, reţelistică, comunicaţii, automotive şi industriale.
Figura 1 este o schemă a unui oscilator SiTime MEMS. Un cip rezonator MEMS este aşezat pe partea de sus a unui driver IC CMOS. Ambele sunt turnate într-o capsulă de plastic Quad Flat No-lead (QFN). Dimensiunile capsulei şi forma pinilor de contact sunt făcute pentru a se potrivi exact dimensiunilor standard ale oscilatorului cu cuarţ, astfel încât oscilatoarele pot fi lipite direct pe plăci concepute pentru cuarţ fără nicio modificare a produsului. Mulţi clienţi SiTime au trecut de la oscilatoare cu cuarţ la oscilatoarele MEMS în mijlocul procesului de producţie, fără modificări ale plăcii.

O scurtă istorie a rezonatoarelor MEMS
Rezonatoarele MEMS nu sunt o tehnologie nouă, cercetările durează de peste 40 de ani. Cu toate acestea, numai în ultimii doi ani tehnologia s-a dezvoltat exploziv, iar în ultimul an a început vânzarea de produse. De-a lungul ultimilor patruzeci de ani cercetatorii universităţilor şi grupurilor corporative de în domeniul MEMS au dezvoltat o combinaţie extrem de rafinată de materiale, procese de fabricatie, design electromecanic, inter­feţe electronice, tehnologii de ambalare şi instrumente de proiectare. Toate aceste facilităţi sunt pe punctul de a lansa noi oscilatoare MEMS.

Cum sunt fabricate rezonatoarele MEMS de la SiTime?
SiTime construieşte rezonatoare cu siliciu MEMS folosind instrumente şi materiale standard într-o bază CMOS. Aceasta asigură un efect economic multiplicator vital de reinvestire extraordinară realizat de industria CMOS. În plus, oscilatoarele sunt ambalate în procese semiconductoare backend standard de furnizorii de ambalaje standard. Acesta foloseşte investiţiile realizate de către industria de ambalaje pentru materiale semiconductoare şi oferă produse de înaltă fiabilitate fabricate în volume mari, cu viteze ridicate şi timp de livrare scurt.

Arhitectura programabilă a oscilatoarelor bazate pe MEMS
Circuitele oscilante SiTime sunt vitale în funcţio­narea rezonatoarelor MEMS, dar dincolo de acest fapt, ele întruchipează un nou mod de gândire de a oferi cea mai multă valoare clienţilor. Oscilatoarele cu cuarţ au fost iniţial dezvoltate atunci când semiconductoarele erau scumpe şi com­plexi­tatea circuitelor a trebuit să fie redusă la minimum. Cea mai bună soluţie în acea vreme a fost de a accentua complexitatea rezonatoarelor în afara electronicii. Cu doar câţiva tranzistori, circuitul oscilator cu cuarţ a rezonat cu cristalul şi a oferit la pinul de ieşire semnalul necesar pe PCB.
Acum însă, totul este diferit. Cu CMOS-urile mo­derne, se pot construi mii de tranzistoare într-o zonă foarte mică având un cost eficient. Arhitectura circuitelor SiTime amplifică posibilitatea de a oferi clientului o gamă mult mai largă de frecvenţe, tensiuni de alimentare şi diverşi alţi parametrii cu termene de livrare mai scurte şi la costuri mai mici.
Oscilatoarele sunt produse numai în câteva zeci de frecvenţe comune, dar clienţii solicită o varietate nesfârşită de frecvenţe personalizate. Când unul include diferite tensiuni de alimentare, tipuri de ambalaj, specificaţii de acurateţe, şi alte detalii, numărul de produse chiar şi pentru o singură familie de oscilatoare devine uriaş.
Aceasta înseamnă că producătorii de cuarţ nu pot face stoc pentru o gamă completă de frecvenţe şi trebuie să construiască componentele numai după ce comenzile sunt primite.
Pentru oscilatoarele cu cuarţ, fiecare frecvenţă se obţine cu un bloc de cristal de diferite dimensiuni. Deoarece tăierea cristalului la dimensiunea dorită este una dintre primele etape de producţie, producătorii de cuarţ trebuie să reia procesul de producţie de la început pentru fiecare comandă. Pentru clienţii oscilatoarelor pe bază de cuarţ, aceasta se traduce în timp de livrare îndelungat.
Cu noile oscilatoare MEMS de la SiTime lucrurile stau altfel. Aceste oscilatoare folosesc aceleaşi rezonatoare MEMS pentru fiecare frecvenţă de ieşire - frecvenţa nu este selectată prin schimbarea rezonatoarelor, ci mai degrabă se înmul­ţeşte electronic la o valoare programată stocată în memoria non-volatilă. Frecvenţele de ieşire sunt rapid şi uşor de programat pentru piesele din stoc împreună cu tensiunile de alimentare dorite şi diverşi alţi parametrii. Aceasta înseamnă pentru clienţi că primesc exact frecvenţele pe care doresc cu termene de livrare mult mai scurte, de obicei de două săptămâni în loc de două sau trei luni. Mostrele de probă se pot face folosind imediat programatoare portabile sau la fabrică într-o singură zi. De asemenea, înseamnă că fluxul de fabricaţie şi materiale este raţiona­lizat astfel încât producţia este mai eficientă. Acest lucru conduce la reducerea timpului de livrare şi costuri mai mici pentru clienţi.

SiTime a fost un pionier al noii tehnologii de multiplicator de frecvenţă care apelează la un Sigma-Delta Frac-N LC PLL.
Sunt şi alte aspecte importante despre această nouă arhitectură. Deşi au fost disponibile oscilatoare programabile cu cuarţ de peste zece ani, circuitele de multiplicare a frecvenţei utilizate prin inelul oscilator al PLL-ului au produs efecte mari de bruiaj. În consecinţă, acestea au fost recomandate numai pentru aplicaţii de precizie scăzută.
SiTime a dezvoltat o tehnologie nouă de multiplicator de frecvenţă apelând la un Sigma-Delta Frac-N LC PLL. Această nouă generaţie de circuite transformă frecvenţa rezonatorelor MEMS în frecvenţa de ieşire programată oferind un bruiaj scăzut, care este comparabil sau mai bun decât în cazul oscilatoarelor cu frecvenţă fixă şi cu mult mai mic decât la oscilatoarele cu cuarţ programabile.

Capsule
După subţierea şi faţetarea standard a plăcuţelor, rezonatoarele MEMS şi circuitele integrate CMOS de acţionare sunt turnate în capsule standard de plastic. SiTime foloseşte pentru capsule QFN- mase plastice turnate prin injecţie - pentru fiabilitate mare, inductanţă scăzută şi o bună performanţă termică. Aceste pachete se bucură, de asemenea, de pad flexibil, fiabilitate ridicată, şi cost scăzut.
Oscilatoarele SiTime sunt disponibile în formatele standard de 2.5 × 2.0, 3.2 × 2.5, 5.0 × 3.2 şi 7.0 × 5.0 mm. Aceste capsule înlocuiesc direct oscilatoarele cu cuarţ şi se potrivesc perfect pe pad-urile cablajului imprimat. Aceste capsule standard au între 0.75 şi 0.90 mm grosime în funcţie de mărime. În figura alăturată este noul SiT8003XT de laSiTime, un oscilator super subţire şi cu un consum de curent extrem de mic. Deoarece rezonatoarele MEMS sunt mai subţiri decât orice altă capsulă de cristal de cuarţ, SiTime poate fabrica oscilatoare mult mai subţiri. La numai 0.25 mm grosime (echivalentul a trei foi de hârtie) acestea sunt cele mai subţiri oscilatoare de precizie din lume.

Fiabilitate de excepţie
Deoarece rezonatoare MEMS de la SiTime, driverele CMOS şi capsulele sunt toate construite cu tehnologie standard a IC, ele au calitatea şi fiabilitatea dorită de clienţi. Industria de semiconductori a cheltuit miliarde şi miliarde de dolari pentru controlul şi îmbunătăţirea fiabilităţii, iar acest lucru este regăsit şi în produsele SiTime. Circuitele integrate sunt clasificate din punct de vedere al fiabilităţii după media timpului de bună funcţionare (MTBF), care este exprimată în ore. Un număr mai mare de ore înseamnă o componentă mai fiabilă. Semiconductoarele, în general, şi SiTime în special, au de regulă MTBF de 500 milioane de ore, în timp ce oscilatoarele cu cuarţ au adesea rate de 30 milioane de ore. Cu alte cuvinte, fiabilitatea lor este de zece ori mai scăzută, chiar de la furnizori mari şi cu reputaţie.

Privind înainte sau urmărind legea lui Moore
Rezonatoare MEMS sunt mult mai mici decât cristale de cuarţ comune. Tehnologia standard de fabricaţie din siliciu produce uşor piese cu dimensiuni de ordinul micronilor şi precizie de ordinul nanometrilor. Un rezonator MEMS complet are dimensiuni de ordinul zecimilor de milimetru, în comparaţie, cristale de cuart sunt de obicei cu câţiva milimetri peste, deci aproximativ de o sută de ori mai mari decât rezonatoarele MEMS. Piese mai mici înseamnă capsule mai mici în final, atât în dimensiuni laterale cât şi în grosime - acesta este motivul pentru care SiTime construieşte cel mai mic oscilator diferenţial, oscilatorul cu cel mai mic spectru de împrăştiere, cele mai mici oscilatoare controlate în tensiune şi oscilatorul cel mai subţire din lume. Rezonatoare MEMS îşi îmbu­nătăţesc performanţele în măsura în care acestea sunt realizate cu geometrii din ce în ce mai fine. Pe măsură ce în viitor tehnologiile CMOS vor scade ca dimensiuni, rezonatoare MEMS fabricate în aceleaşi locaţii vor avea aceeaşi soartă,având performanţe îmbunătăţite. Rezonatoare SiTime au spaţiile dintre electrozi sub un micron iar la generaţiile viitoare, geometriile fine vor reduce aceste distanţe dintre electrozi. Acest lucru va îmbunătăţi raportul semnal / zgomot şi vor conferi oscilatoarelor cele mai bune specificaţii raportate la zgomot. Acest lucru nu este valabil şi pentru cristale de cuarţ.
Cu cât cristalele de cuarţ sunt micşorate mai mult, cu atât se comportă mai rău, Q mai mic, zgomot de fază mai rău, sensibilitate mai mare la stres, benzi de frecvenţă mai restrânse etc. Ne aşteptăm ca pe măsură ce dimensiunile devin mai mici şi dispozitivele electronice să fie mai ieftine. Creşterea densităţii de tranzistori pe aceeaşi arie de silicon scade costurile deoarece preţul pe wafer-ul de silicon a rămas aproape acelaşi peste generaţii. Acelaşi lucru este valabil pentru rezonatoare MEMS, cu cât sunt mai mici sunt mai ieftine. Cu toate acestea, acest lucru nu este valabil şi pentru cristale de cuarţ. Cu cât cristalele sunt tăiate mai mici, acestea devin mai dificil de proiectat şi fabricat, au randamente mai mici, şi devin tot mai scumpe. Tehnologia unică MEMS de la SiTime MEMS are mai multe avantaje faţă de tehnologia cu cristale de cuarţ, printre care timp de livrare mai scurt, calitate mult îmbunătăţită şi costuri reduse. Îmbunătăţirea continuă a performanţelor extind gama de aplicaţii adresabile şi crearea unei schimbări tehnologice în masă pe piaţa dispozitivelor timming.

Concluzii
Caracteristicile deosebite ale oscilatoarelor SiTime controlate în tensiune (VCMOS) bazate pe cristale MEMS produse de SiTime sunt:
► un jitter sub 1ps;
► posibilităţi de ajustare de până la ±1600ppm
► o liniaritate mai bună de 1%;
► o excelentă stabilitate de până la ±1ppm;
► o precizie de 6 zecimale a frecvenţei generate;
► nivelul programabil permite reducerea suplimentară a interferenţelor EMI;
► sunt compatibile cu soluţiile VCXO existente şi sunt disponibile atât în gama de temperatură comercială (-20°C ... +70°C) cât şi în gama de temperatură industrială (-40°C ... +85°C);
► tensiunea de operare este de la 1,8V sau 2,5V la 3,3V.

Aceste oscilatoare sunt disponibile pentru diverse aplicaţii din domenii precum telecomunicaţii, reţelistică şi aplicaţii embedded.
Oscilatoarele MEMS produse de SiTime se regăsesc în milioane de produse la utilizatori. Sunt uşor de folosit şi se potrivesc perfect ca înlocuitori ai vechilor produse pe bază de cuarţ. Ele oferă caracteristici îmbunătăţite, în multe aplicaţii fiind cele mai subţiri din lume, acestea sunt singura soluţie disponibilă. Au demonstrat o fiabilitate extrem de ridicată, iar vânzarea lor a crescut rapid. În multe cazuri, MEMS au “cosmetizat” industria de cuarţuri.
Pentru cei pasionaţi ne puteţi contacta la adresele de e-mail de mai jos, vă stăm cu plăcere la dispoziţie cu detalii tehnice sau comerciale.

Marian Enache - Inginer aplicaţii
mena@msc-ge.com
MSC-Mibatron s.r.l. O firmă a MSC Vertriebs GmbH
bucuresti@msc-ge.com
www.msc-ge.com
Tel.: +40 (31) 1023466
Tel./fax: +40 (21) 2302530

COMPETENŢĂ ÎN ELECTRONICĂ

Kituri de dezvoltare şi demonstrative de la Embedded Artists. De la dioda singulară LED prin sistemul LINUX...

de ing. Arkadiusz Węglewski, Transfer Multisort Elektronik

Firma Embedded Artists, ale cărei produse le analizăm astăzi în detaliu, a fost înfiinţată în anul 2000 în Suedia. Oferta acesteia cuprinde sisteme embedded create pe baza unor soluţii cât mai simple, ieftine şi eficiente. Firma furnizează şi instrumente de dezvoltare, care permit cunoaşterea noilor game ale diferitelor procesoare, plăci OEM, care pot fi folosite pentru testare sau în produsul final, accelerând lucrările de proiectare. Embedded Artists este specializată în utilizarea procesoarelor NXP, bazate în special pe miezul ARM7TDMI, ARM926EJ-S, Cortex-M0 şi Cortex-M3, care nu sunt foarte populare în Polonia, fapt ciudat, dacă ţinem seama de raportul dintre posibilităţile şi preţul acestora. Motivul poate consta în absenţa unor instrumente simple şi ieftine care să le apropie de constructorii polonezi. Mitul conform căruia noile procesoare NXP sunt greu de utilizat este combătut cu succes prin oferta Embedded Artists.
Pentru început, vom examina seria LPCXpresso destinată procesoarelor LPC cu miez ARM.
Produsul a apărut datorită colaborării firmelor Embedded Artists, Code Red şi NXP. Este un kit (toolchain) care conţine o placă PCB divizată în două părţi – una de comandă şi control, care cuprinde elemente necesare pentru funcţionarea împreună cu un computer şi o parte de testare, ce permite inginerului explorarea microcontrolerului analizat. Este pus la dispoziţie şi programul gratuit Eclipse-based IDE şi JTAG debugger (nu este necesar un emulator separat).
Pe partea de testare se află un procesor (cu elementele necesare pentru punerea în funcţiune a acestuia), ai cărui pini ies sub formă de orificii metalizate, fapt care permite transferarea semnalelor către sisteme mai complexe şi testarea cu uşurinţă a soluţiilor tehnice.
Alimentarea kitului se realizează printr-o sursă exterioară sau prin USB (LPC-LINK).
Sunt disponibile plăci cu circuitele:
• LPC1114 (simbol EA-XPR-002) – Cortex-M0, conţine 8kB SRAM, 32kB Flash, SSP, I2C, UART, ADC;
• LPC1343 (simbol EA-XPR-001) – Cortex-M3, conţine 8kB SRAM, 32kB Flash, USB 2.0, SSP, UART;
• LPC1768 (simbol EA-XPR-003) – Cortex-M3, conţine 64kB SRAM, 512kB Flash, 4×UART, 3×I2C, SPI, 2×SSP, 2×CAN, PWM, USB 2.0 Device/Host/OTG, RTC, Ethernet, I2S.

Pentru fiecare dintre aceste kituri se poate achiziţiona separat o placă prototip (EA-XPR-020), care conţine câmpuri şi orificii de lipit în cele mai populare dispuneri ale circuitelor integrate.
Este disponibilă şi o placă de bază, echipată din belşug cu elemente periferice (EX-XPR-021).
La bordul acesteia vom găsi un senzor de temperatură, un senzor de accelerare, un potenţiometru, encoder, butoane şi joystick, diode LED, afişaj OLED, cele mai populare interfeţe (CAN, RS232/485, USB, Eternet 10/100-T Base) şi convertoare I2C/SPI şi USB/UART. De asemenea, se află conectori pentru carduri MMS/SD, conectori USB şi conectori pentru module LPCXpresso.
O asemenea dotare ne face să credem că practic orice problemă poate fi identificată, analizată şi rezolvată pe acest kit şi, în plus, cu un necesar minim de timp şi mijloace.

Următoarea grupă interesantă este cea a kiturilor denumite de producător - firma Embedded Artists - QuickStart Boards. Sunt caracterizate de o simplitate aparte, universalitate şi cost redus. Permit cunoaşterea aproape imediată a specificului unui anumit controler şi, fapt important în cazul în care sunt folosite ca element de bază în dispozitive – pot fi furnizate fără conectoare şi pini lipiţi integraţi, ceea ce permite integrarea simplă a plăcii de test ca “inimă” a echipamentului gata de utilizare.
Sunt disponibile următoarele versiuni de kituri cu procesoare pe miez ARM7TDMI-S:
• LPC2106 RS232 (simbol EA-QSB-002) – conţine 128KB FLASH şi 64KB RAM;
• LPC2129 CAN (simbol EA-QSB-003)– conţine 256KB FLASH, 16KB RAM şi 2 canale CAN;
• LPC2148 USB (simbol EA-QSB-110) – conţine 512KB FLASH, 32KB RAM, USB2.0.

Următoarea grupă de produse din oferta Embedded Artists care merită atenţia noastră este cea a kiturilor educative realizate pe baza procesoarelor NXP LPC21xx cu miez ARM7TDMI. Fiecare dintre plăci este echipată cu mai multe periferice interesante, care permit crearea de exerciţii interesante şi cunoaşterea în profunzime a acestei game de microcontrolere.
Toate kiturile sunt prevăzute cu interfaţă JTAG.
Sunt disponibile următoarele kituri educative:
• EA-EDU-009 – unul dintre cele mai mici kituri cu circuit LPC2103, 32KB FLASH, 8KB RAM, conţine şi LED RGB, convertor USB/UART, 2×I2C, 2×UART, convertor A/D 10 bit, potenţiometru, buton, afişaj cu 7 segmente şi 1 digit, PWM;
• EA-EDU-010 – kit educativ cu circuit LPC2138, 512KB FLASH, 32KB RAM, conţine şi diode LED, diodă LED RGB, butoane, potenţiometru, convertor USB-UART, placă de contacte în 400 puncte, conductori pentru placa de conexiuni, căşti cu microfon, conector audio 3,5mm, conector USB;
• EA-EDU-001 – unul dintre cele mai bine echipate kituri educative cu circuit LPC2148.
Are la bordul său 512KB FLASH, 40KBRAM,
senzor de temperatură, motor pas cu pas, ieşire analogică, 2 potenţiometre, butoane, joystick, diode LED, matrice LED 8 × 8, afişaj LCD 2 × 16 caractere, boxă, soclu carduri MMC/SD, interfaţă USB, convertor USB/UART, conectori.

După cum se vede, avem de unde alege.
Dacă totuşi există cineva care ar considera că îi lipseşte ceva, producătorul a pregătit un set de plăci de expansiune (Ethernet, MP3, UART şi o placă prototip pentru montarea propriului circuit). O atenţie specială trebuie acordată kitului EA-EDU-011, care permite expansiunea tuturor plăcilor educative cu noi periferice într-un mod extrem de simplu – fiecare dintre plăci este prevăzută cu un conector şi bandă de conectare dedicate acestui scop. Este suficient să o fixaţi şi kitul se extinde cu: 16 diode LED, afişaj color LCD 128 × 128 cu control al luminii de fundal, accelerometru cu 3 axe, 10M Ethernet cu conector RJ45, modem RS232, conector pentru carduri uSD, joystick, butoane. Aceste kituri pot fi recomandate tuturor începătorilor pasionaţi de microcontrolere deoarece, în afară de cunoaşterea gamei NXP, ajută la familiarizarea cu elementele componente de bază ale unui
sistem bun. Ele pot fi recomandate în special pentru utilizarea în laboratoarele şcolilor de profil şi ale facultăţilor tehnice.

Ultima grupă pe care o vom examina este reprezentată de kiturile de dezvoltare cu plăci OEM.
Ele sunt destinate utilizatorilor avansaţi şi permit construirea şi testarea în detaliu a aproape oricărei aplicaţii embedded. Kiturile sunt prevăzute cu propria distribuţie uCLinux sau Linux furnizată de NXP.
O atenţie specială trebuie acordată ideii excelente a plăcilor OEM, care sunt construite astfel încât conţin “inima” întregului sistem – microcontroler şi o parte din perifericele necesare pentru comunicaţia cu restul sistemului – cu un accent special pe dimensiuni reduse ale plăcilor. Plăcile sunt prevăzute cu conectoare Hirose (FX8C-100 pas 0,6mm) sau conectoare de margine SODIMM 0,6mm. Datorită acestora, obţinem un modul gata de utilizare pe care, după teste şi obţinerea unei soluţii stabile şi gata de utilizare, îl putem transfera către un echipament sau sistem final, în care trebuie să prevedem doar locul şi conectorii corespunzători. Acest lucru are multiple avantaje: permite o programare şi testare simplă a următoarelor piese din sistemul pus în funcţiune, fapt care reduce cu mult costul echipamentului final – nu este necesară multiplicarea proiectului de „inimă” a echipamentului, este suficientă asigurarea locului şi conectorilor.
În fotografia alăturată se poate vedea un detaliu al kitului de dezvoltare cu placă OEM.
Nu voi descrie toţi parametrii acestor kituri, pentru că puteţi găsi informaţiile detaliate şi tabelul comparativ pe pagina de internet a producătorului. Voi prezenta doar cele mai importante elemente:
• EA-OEM-101 – kit cu modul de procesor LPC2468 (ARM7TDMI-S) cu magistrală de date de 16 biţi (EA-OEM-001), uCLinux, conector Hirose
• EA-OEM-204 – kit cu modul de procesor LPC2478 (ARM7TDMI-S) cu magistrală de date de 16 biţi (EA-OEM-201), uCLinux, conector Hirose, afişaj QVGA, este disponibil şi kitul cu magistrală de date de 32 biţi
• EA-OEM-306 – kit cu modul de procesor LPC3152 (ARM926EJ-S), Linux

Acestea sunt cele mai avansate kituri, cu posibilităţi nelimitate în domeniul soluţiilor embedded. Producătorul nu doar propune soluţii bine elaborate, dar şi oferă o calitate foarte înaltă a execuţiei şi asistenţă tehnică sub formă de exemple complexe, scheme, tipuri de soluţii şi aplicaţii – o bază bogată de cunoştinţe. Oferta Embedded Artists se extinde în mod continuu cu noi soluţii, ca de exemplu miezurile cu sistem Android. Calitatea şi fiabilitatea sunt atestate de faptul că produsele Embedded Artists sunt recomandate în mod oficial şi susţinute de producătorul circuitelor LPC – firma NXP.
Prin urmare, nimic nu ne mai împiedică să cunoaştem mai îndeaproape aceste sisteme, pe nedrept lipsite de aprecierea pe care o merită. Iar cunoaşterea unui circuit de excepţie într-o lume dominată de Atmel sau Microchip este cu siguranţă un avantaj. Mai ales că aceste kituri sunt deja disponibile în oferta oferta firmei TME.

Mai multe informaţii:

Transfer Multisort Elektronik
Str. B.P. Haşdeu nr. 8, Timişoara
Tel.: +40 356467401, Fax: +40 356467400
tme@tme.ro
www.tme.eu

USB-ul a devenit un enorm succes în aplicaţii industriale şi comerciale şi continuă să înlocuiască multe conexiuni seriale de tip vechi (de ex. RS-232, 485). El a devenit interfaţa aleasă pentru noile aplicaţii datorită uşurinţei de utilizare, funcţionalităţii “plug-and-play” şi robusteţii ridicate. Totuşi, pentru proiectanţii de soluţii integrate, implementarea de USB necesită cunoştinţe de expert asupra protocolului USB, dezvoltare de software exhaustiv şi timp de proiectare semnificativ.
Suplimentar, microcontrolerele bazate pe USB pot să nu ofere setul de periferice necesar aplicaţiei, rezultând întârzieri la apariţia pe piaţă, complexitate de proiectare şi cost suplimentar. Articolul de faţă prezintă o abordare economică şi nedureroasă asupra adăugării de conectivitate USB oricărei soluţii integrate pe bază de microcontroler. Această abordare nu necesită dezvoltare de firmware sau experienţă USB, permiţând proiectanţilor să-şi concentreze timpul şi resursele pentru inovarea sau distingerea produselor lor.

de Pedro Pachuca, Marketing Manager, produse de interfaţare, Silicon Labs
USB şi-a atins scopul principal de a simplifica modalitatea prin care utilizatorii controlează perifericele şi transferul de date. Cu mai mult de 3 miliarde de dispozitive cu conectivitate USB trimise pe piaţă, USB nu este numai interfaţa cu cea mai mare creştere în aplicaţiile casnice, ci a beneficiat de o creştere semnificativă şi pe piaţa industrială. Totuşi, utilizarea simplă, funcţionalitatea plug-and-play şi robusteţea USB nu sunt gratuite din punct de vedere al proiectanţilor de soluţii embedded. Dezvoltatorii sunt adesea forţaţi să cheltuiască timp preţios învăţând despre protocolul USB, acoperind totul, de la elemente de bază la implemen­tări mai sofisticate. Chiar şi după trecerea de această curbă a învăţării, proiectanţii trebuie să înfrunte o altă provocare atunci când trebuie să dezvolte pachete software pentru USB. Acest lucru nu numai că este consumator de timp, dar poate necesita de asemenea unelte de depanare specializate ce pot creşte costurile totale de dezvoltare. Deşi există pe piaţă pachete software USB disponibile comercial, ele reprezintă un cost suplimentar, fiind şi în acest caz necesar un timp semnificativ pentru învăţarea detaliilor de implementare. Mai mult, provocarea poate fi chiar şi mai complexă atunci când produsul final trebuie să-şi păstreze compatibilitatea cu multiple sisteme de operare sau trebuie să opereze într-un mediu în care sistemele de operare sunt constant actualizate.
Pe lângă cele de mai sus, un alt factor ce trebuie luat în considerare la implementarea USB este acela al creşterii costurilor de proiectare hardware datorită faptului că microcontrolerele pe bază de USB, pentru a oferi funcţionalitatea dorită, necesită componente externe, precum oscilatoare cu cristal şi rezistoare terminale. Acesta este cazul tipic al multor microcontrolere bazate pe USB.
Urmărirea unei implementări USB simplificate şi economice trebuie să fie o piatră de cotitură pentru noile soluţii de circuite integrate USB. Această abordare necesită o soluţie înalt integrată, care simplifică proiectarea hardware şi reduce costurile prin eliminarea componentelor externe. Ea necesită de asemenea şi eliminarea dezvoltării de software USB. În final, pentru a elimina necesitatea instalării de drivere, soluţiile trebuie să vină cu drivere gratuite, complet testate, compatibile cu majoritatea sistemelor de operare şi capabile de a suporta clasele definite USB suportate de majoritatea sistemelor de operare.
Astăzi sunt disponibile pe piaţă soluţii care pot oferi toate avantajele de mai sus şi care pot fi implementate în sisteme ce utilizează interfeţe standard, precum RS-232, RS-485 sau I²C.
Aceste soluţii reprezintă un pas mare înainte în asigurarea suportului pentru o penetrare continuă a USB-ului pe piaţă. Punţile USB CP21xx de la Silicon Laboratories sunt exemple excelente de astfel de soluţii. Haideţi să analizăm avantajele oferite de aceste punţi USB şi felul în care complexitatea de proiectare poate fi eliminată, reducând astfel şi costurile de implementare.
Familia de punţi USB CP21xx este o soluţie înalt integrată ce permite adăugarea de conectivitate USB oricărei soluţii bazate pe microcontroler. Aceste dispozitive oferă o punte către lumea USB, prin utilizarea unei interfeţe standard UART sau I²C uzuale pe majoritatea microcontrolerelor. Pentru simplificarea proiectării şi reducerea costurilor, familia CP21xx integrează hardware-ul şi software-ul necesare interfaţării între USB şi interfeţe seriale.

Suplimentar, produsele CP21xx utilizează un nou sistem de recupe­rare a ceasului, care reduce costurile prin eliminarea necesităţii utilizării unui oscilator extern. Alte economii sunt obţinute prin integrarea unui transceiver USB complet, proiectat pentru eliminarea necesităţii de rezistoare terminale externe. Din motive de particularizare, memoria programabilă din sistem permite particularizarea completă a multor parametri USB, precum Vendor ID, Product ID şi descriere produs.
Punţile USB oferă capabilitate de control GPIO, funcţii de ieşire de ceas şi un stabilizator de tensiune ce poate fi utilizat pentru alimentarea componentelor externe. Aceste caracteristici pot reduce şi mai mult costurile prin eliminarea componentelor externe suplimentare.
O altă caracteristică atractivă a punţilor USB - UART este flexibilitatea de a suporta multiple viteze de transfer de date pentru a se potrivi unei game largi de aplicaţii. Aceste punţi USB sunt suportate de un ecosistem software de la drivere gratuite la biblioteci API, furnizând astfel soluţii complete.
Pentru o şi mai mare simplificare şi pentru îmbunătăţirea capabilităţilor plug-and-play sunt disponibile punţi inovative complet conforme USB-HID. Aceste dispozitive unice asigură suport complet claselor USB-HID, suportate nativ de majoritatea sistemelor de operare, eliminându-se astfel necesitatea de instalare de driver. Clasele USB-HID pre-definesc funcţii ce permit producătorilor de hardware să proiecteze produse cu specificaţii USB-HID, iar acestea să funcţioneze cu orice software care respectă aceste specificaţii.
Driverele de clasă USB-HID sunt incluse în majoritatea sistemelor de ope­rare moderne, permiţând o instalare uşoară de către utilizatorul final. Printre exemplele de dispozitive HID-USB pot fi evidenţiate tastatură şi mouse, dar clasa HID-USB este suficient de flexibilă pentru a se putea aplica pentru diferite proiecte USB.
Cu scopul de a păstra o soluţie mică şi ergonomică, aplicaţiile portabile necesită un spaţiu PCB minimizat. Suplimentar, unele aplicaţii moşte­nite pot necesita păstrarea aceloraşi dimensiuni fizice, dar îmbunătăţind aplicaţia prin includerea de conectivitate USB. Familia CP21xx rezolvă această constrângere prin utilizarea de capsule QFN economice din punct de vedere al spaţiului, reducând amprenta PCB şi permiţând proiec­tanţilor să înghesuie o soluţie într-un spaţiu mai mic decât un conector RS-232.
De aceste punţi USB economice şi de valoare ridicată pot beneficia un mare număr de aplicaţii, inclusiv aplicaţii de conectivitate industrială şi medicală portabilă, ce necesită implementări USB simple, dar robuste, permiţând comunicarea cu computere sau sisteme moderne. Cu ajutorul unei conectări simple la o interfaţă serială standard, precum RS-232, RS-485 sau I²C, punţile USB permit proiectanţilor să adauge conectivitate USB acestor aplicaţii fără eforturile dureroase implicate de reproiectarea întregului sistem.
În concluzie, punţile USB sunt o abordare simplă şi economică de adău­gare de conectivitate USB soluţiilor bazate pe microcontroler. Gradul ridicat de integrare reduce costurile, iar simplitatea lor elimină necesitatea dezvoltării de firmware USB, ceea ce permite proiectanţilor să-şi concentreze timpul şi resursele pe ino­vare şi diferenţierea produselor lor. Soluţiile bazate pe USB-HID sim­plifică şi mai mult implementarea USB prin eliminarea necesităţii de a instala drivere, oferind în schimb compatibilitate fără egal cu majoritatea sistemelor de operare.
Prin aceasta USB-ul devine simplu nu numai pentru consumatori, ci şi pentru proiectanţi.

www.silabs.com

Dintre tehnicile de transmisie (rutare) a datelor: anycast, unicast, broadcast, multicast şi geocast, în aplicaţiile de monitorizare şi control de la distanţă, transmiterea unui mesaj sau a unei informaţii către un grup destinatar, simultan către toţi membrii acestuia, se poate realiza utilizând tehnica multicast, ţinând cont şi de necesitatea implementării unei selectivităţi a receptorilor din cadrul întregii reţele. Deoarece entităţile din grupul multicast sunt conectate într-o reţea IP, discuţia se va axa pe conceptul multicast prin UDP. Se vor trece în revistă avantajele şi dezavantajele implementării acestuia, subliniindu-se şi rolul important pe care îl au echipamentele cu care dorim să realizăm această implementare (switch-uri, routere, servere pentru dispozitive seriale). De asemenea, va fi prezentat un exemplu în care va fi ilustrată atât implementarea multicast prin UDP, cât şi utilizarea serverelor pentru dispozitive seriale industriale în acest tip de aplicaţii, cu o descriere în prealabil a clasei de echipamente utilizate.

Conceptul UDP Multicast
În transmisiile de date, multicast reprezintă o tehnică de transmitere a unui mesaj sau a unei informaţii către un grup destinatar, simultan către toţi membrii acestuia, într-o singură transmisie sau, unde topologia reţelei impune acest lucru, prin crearea unor copii către alte elemente din reţea (routere, switch-uri cu management etc.) [1]. Alternativele acestui tip de transmisie sunt: anycast, unicast şi broadcast, unde transmiterea unui mesaj de la o singură sursă se poate realiza la cel mai apropiat nod cu potenţiali receptori (anycast), către un singur destinatar (unicast) sau către toţi membrii unei subreţele (broadcast). O formă particulară a tehnicii multicast este geocast, ce presupune transmiterea informaţiei către un grup destinatar din cadrul unei reţele definită prin localizarea ei geografică. Necesitatea utilizării tehnicii multicast rezultă din gama foarte variată de servicii pe care reţelele locale sau Internetul o pot oferi utilizatorilor. Transmisia unor imagini video, a unor semnale de control sau a unor înregistrări de date rezultate în urma monitorizării proceselor industriale, în contextul necesităţii implementării unei selectivităţi a receptorilor, se poate realiza utilizând tehnica multicast.
De asemenea, trebuie menţionat faptul că, în cadrul utilizării protocolului IPv6, multicast are un rol foarte important întrucât tehnica broadcast nu mai este implementată [2].

Multicast prin IP este aşadar o tehnică de comunicaţie de tip one-to-many (unul-către-mulţi) care acoperă o infrastructură IP (Internet Protocol) în cadrul unei reţele. Un avantaj semnificativ, sesizabil în cazul extinderii reţelei, este posibilitatea implementării acestei tehnici pentru mărirea numărului de receptoare fără a fi necesară o cunoaştere în prealabil a tipului şi a numărului de utilizatori. Întrucât sursa trimite un pachet de date o singură dată, chiar dacă numărul de receptori implicaţi este considerabil, rezultă şi o utilizare eficientă a infrastructurii reţelei.
Pentru a realiza adresarea de tip multicast, cel mai utilizat protocol, situat la nivelul Transport (în modelul OSI), este Protocolul Datagramelor Utilizator (User Datagram Protocol – UDP). Conceput în anul 1980 de către David P. Reed, ulterior definit în RFC768, UDP este utilizat în aplicaţiile în care se transmit mesaje (datagrame) în cadrul unei reţele IP, fără a necesita realizarea în prealabil a unei comunicaţii în scopul configurării speciale a canalelor de transmisie sau a unor alte căi de date. Deşi are unele dezavantaje, cum ar fi faptul că verificarea şi corectarea nu este considerată a fi necesară sau efectuată la nivel de aplicaţie, UDP are avantajul utilizării în aplicaţiile de timp real sau în aplicaţii unde un sistem de corecţie al erorilor ar mări timpul de transmisie. În cazul în care corectarea erorilor este absolut necesară, atunci se poate utiliza Protocolul de Control al Transmisiei (Transmission Control Protocol – TCP). Spre deosebire de TCP, UDP este compatibil cu multicasting. Dintre aplicaţiile din cadrul reţelelor ce utilizează UDP, menţionăm Sistemul de Nume de Domenii (Domain Name System – DNS), Protocolul de Configurare Dinamică a Gazdelor (Dynamic Host Configuration Protocol – DHCP) sau Voce prin IP (Voice over IP – VoIP).
În configurarea unei gazde drept receptor multicast prin Internet, cel mai important rol îl au routerele - echipamente ce aparţin reţelei locale în cadrul căreia este instalată gazda. În acest caz, este necesară implementarea unui protocol de routare multicast, ce permite construcţia unor arbori de livrare, de asemenea multicast, ce suportă transmisia de pachete de date de la o sursă la mai mulţi utilizatori. În plus, fiecare router trebuie să implementeze un protocol de apartenenţă la grup, lucru ce îi permite să descopere membrii grupului din cadrul subreţelelor direct ataşate la acesta.
Schimbul de informaţii dintre gazde şi routere privind apartenenţa la grupul multicast este realizat prin intermediul IGMP (Protocolul de Gestionare a Grupurilor pe Internet – Internet Group Management Protocol). IGMP este un standard IEEE ce are rolul de a superviza transmiterea de date dintre o gazdă şi un router sau un switch de nivel 3 - un switch cu posibilitatea de oferi funcţii suplimentare la nivele superioare în modelul OSI [3]. În principal, diferenţa între cele două tipuri de echipamente se regăseşte la nivel fizic, respectiv la gestionarea activităţii nu de către un microprocesor, ci de către un circuit integrat special dedicat aplicaţiei (ASIC – Application-Specific Integrated Circuit).
Dintre switch-urile cu management de nivel 2, conform modelului OSI, ce suportă funcţia de căutare IGMP (IGMP snooping), tehnologie de proprietate MOXA, conform IGMP v.1/v.2 şi, în curând, v.3, se menţionează seriile: EDS-728, EDS-510A, EDS-518A, EDS-516A şi EDS-505A/508A.
De asemenea, sunt propuse şi două serii de switch-uri de nivel 3, precum PT-7828 şi EDS-828. Pentru mai multe detalii consultaţi site-ul Web al firmei IMPERIAL ELECTRIC, unic distribuitor MOXA în România: www.imperialelectric.ro, secţiunea Hardware Industrial.

Implementarea conceptului UDP multicast în aplicaţii cu servere industriale pentru dispozitive seriale

Echipamentele din seria NPort IA5150A/IA5250A sunt servere industriale pentru dispozitive seriale ce pot fi utilizate cu succes pentru conectarea la reţele Ethernet a echipamentelor ce comunică prin serialele tradiţionale RS-232/422/485. În principiu, numim server pentru dispozitive seriale (Serial Device Server) un mini-computer echipat cu procesor, sistem de operare în timp real şi protocoale TCP/IP, acestea conferindu-i posibilitatea de a converti bidirecţional date din formatul serial în cel Ethernet. Cu ajutorul acestora putem accesa, gestiona şi configura de oriunde din lume, prin intermediul Internetului, echipamentele şi instalaţiile ce sunt prevăzute cu interfeţe seriale de comunicaţie.
Sistemele tradiţionale SCADA se bazează pe porturi seriale (RS-232/422/485) pentru a asigura controlul diverselor echipamente şi pentru a colecta datele provenite de la diverse instrumente. Cu ajutorul serverelor pentru dispozitive seriale din seria Nport IA5000A, sistemele de tip SCADA pot accesa echipamentele seriale prin intermediul unei reţele TCP/IP, indiferent dacă dispozitivul este amplasat local sau la distanţă. În măsura în care calculatorul gazdă suportă protocolul TCP/IP (universal valabil pentru calculatoarele moderne), echipamentele din seria NPort IA5000A se pot utiliza pentru a extinde numărul de porturi seriale, fără a se mai pune problema numărului limitat de magistrale disponibile (de exemplu ISA sau PCI), ori a diverselor incompatibilităţi ce pot apărea între drivere şi sistemul de operare. Tot în această ordine de idei, driverele Real COM/TTY, compatibile cu Windows, respectiv Linux, asigură transmisia intactă a semnalelor seriale. Avantajul imediat este posibilitatea de a utiliza software-ul deja existent, fără a necesita modificări sau alte investiţii.
În funcţie de modurile de utilizare ale soclului (socket), avem următoarele moduri principale de operare: Server TCP, Client TCP şi Server/Client UDP. După cum a fost precizat, modul UDP asigură transmisia unicast sau multicast, către o singură adresă IP sau către grupuri de adrese IP.

Aplicaţie: conversie serială/Ethernet şi transmisie UDP multicast prin intermediul serverelor seriale industriale de la MOXA.

Se doreşte transmiterea datelor de la un PLC sau de la un PAC (Programmable Automation Controller) către o reţea de calculatoare. PLC-ul va comunica utilizând interfaţa serială (RS-232/422/485), astfel încât recepţionarea datelor se va realiza doar de către anumiţi membrii ai reţelei. Primul obstacol ce trebuie eliminat este conversia semnalelor de la RS-232/422/485 la Ethernet, MOXA oferind o gamă largă de servere pentru dispozitive seriale, ce realizează cu succes această conversie.
Totodată, pentru a implementa funcţia de multicast, soluţia optimă, atât avantajoasă economic, cât şi uşor şi rapid de pus în practică, este utilizarea serverelor industriale pentru dispozitive seriale din seria NPort IA5000A, echipamente ce oferă suport pentru IGMP versiunea 2.
În aplicaţia prezentată, soluţia de transmisie a datelor către destinaţii multiple şi selective, utilizând tehnica UDP multicast, este completată de un switch industrial cu management, ce oferă şi suport pentru IGMP v.2.
În cadrul reţelei ilustrate în Figura 3, remarcăm aşadar prezenţa a două grupuri IGMP. Un grup este reprezentat prin IP-ul 224.1.1.1 (Grupul 1), celălalt fiind reprezentat de către IP-ul 239.1.1.1 (Grupul 2). Dacă setăm IP-ul UDP pe echipamentul NPort drept 224.1.1.1, la primirea datelor pe linia serială, NPort-ul IA5150 (conform Figura 3) va realiza conversia în semnale Ethernet, iar prin intermediul switch-ului cu management din seria EDS-516A, datele vor fi trimise către Grupul 1. Configurarea modului de lucru se face facil, fie prin utilizarea consolei Web, fie prin intermediul utilitarului NPort Administrator, ilustrat în Figura 4. După selectarea modului de operare UDP, este necesară introducerea adresei IP de început şi de sfârşit, corespunzătoare grupului sau grupurilor multicast cu care se doreşte stabilirea comunicaţiei. Conform Autorităţii de Desemnare a Numerelor Internet (Internet Assigned Numbers Authority – IANA), adresele IP UDP sunt adrese de clasă D – cuprinse între 224.0.0.0 şi 239.255.255.255.
Beneficiind de protecţii la supratensiuni tranzitorii conform standardului IEC 61000-4-5 [4], de nivel 2 (1kV), pentru liniile de comunicaţie (seriale şi Ethernet) şi de nivel 3 (2kV), pentru linia de alimentare, serverele pentru dispozitive seriale din seria NPort IA5000A, sunt o soluţie ideală pentru implementarea unei conversii Ethernet/RS-232/422/485 sau pentru realizarea unei scheme de transmisie de date complexe cum ar fi multicast prin UDP sau gruparea porturilor COM.

Ing. Sergiu-Cristian COSMESCU
IMPERIAL ELECTRIC S.A.

Referinţe:
[1] Daniel Minoli, IP Multicast with Applications to IPTV and Mobile DVB-H, Wiley-IEEE Press, Apr. 2008;
[2] R. Hinden, S. Deering, RFC4291 - IP Version 6 Addressing Architecture, Febr. 2006;
[3] Ray Hsu, Optimizing Subnet Interconnections with Industrial Layer 3 Switches, Moxa White Paper, Mai 2008;
[4] Jasmine Lin, How to Prevent Power Surges: The Leading Cause of Serial Device Server Failures, Moxa White Paper, 2009.

Analiştii din industrie au identificat toate tendinţele unui sistem spre portabilitate, încadrarea în conceptul green, reducerea consumului de energie şi mai mulți senzori în echipamente finite. Aceste tendinţe conduc la necesitatea unui număr de canale mai mare, viteză mai mare de prelucrare şi performanţe mai bune ale convertoarelor din domeniile analogic / digital (ADC) şi digital / analogic (DAC), în timp ce se cer consumuri mai reduse de putere, dimensiuni mai mici şi costuri mai mici.
Producătorii de convertoare de semnal răspund la aceste solicitări prin crearea de mai multe convertoare de date, care sunt integrate cu alte componente de circuit. Deşi există mai multe nuclee microcontroler având în jur un set bogat de periferice, unele cerinţe de performanţă conduc la crearea de dispozitive front-end specifice sau alte cipuri numite companion, care lucrează împreună cu un procesor separat.
De exemplu, Texas Instruments a introdus recent ADS1298, un dispozitiv front-end complet pentru sisteme electrocardiograf (ECG). Acesta pachete de 8 convertoare ADC pe 24 biţi cu amplificatoare programabile şi o serie de circuite auxiliare într-un singur pachet BGA sau TQFP. Ca şi convertoarele de date care devin parte ale unui sistem integrat într-un singur pachet, ele tind să devină orientate mai mult spre o aplicaţie specifică; foaia de catalog pentru ADS1298 se referă la mai multe funcţii specifice şi are o terminologie care nu este înțeleasă de producătorii din afara domeniului de echipament ECG. Înseamnă că se poate folosi ADS1298 doar pentru aplicaţii ECG?
Analizând aceste dispozitive integrate, precum şi modul în care acestea pot beneficia de sistemul dvs., este pur şi simplu o chestiune de înțelegere simplă şi de a vedea modul în care este alcătuit ceea ce este denumit lanţ de semnal, aşa cum este ilustrat în figură.
Schema bloc ar putea reprezenta aproape orice sistem care procesează un semnal. Dacă este un sistem de măsurare sau achiziţie de date, atunci lanţul începe de la senzor, continuă cu circuite de condiționare a semnalului într-un ADC, şi apoi se termină la procesor. În cazul în care este un sistem de control sau sistem de prelucrare software de semnale în domeniul audio sau radio, atunci din procesor trebuie să iasa semnale care sunt convertite în domeniul analogic printr-un DAC; acest lucru este prezentat în jumătatea din dreapta a schemei bloc.
Indiferent de tipul de sistem de care aveţi nevoie, pentru a proiecta, trebuie o bună abordare pentru a înțelege funcționarea componentelor care realizează lanţul de semnal. În general, procesorul este prima componentă selectată. Această selecţie, de obicei, se face pe baza familiarizării cu un dispozitiv (este unul pe care compania dvs. l-a utilizat pentru modelele anterioare), sau pentru un anumit set de periferice şi capacităţile pe care le oferă. Astfel, se va începe de la centrul diagramei de mai jos, şi se va lucra la calea spre exterior.
Acest lucru ar însemna că un convertor de date este alegerea următoare, şi este logic să se înceapă cu circuitele analogice.
Să presupunem că se proiectează un sistem de măsurare, deci e necesar un ADC. Deciziile mari sunt legate aici de mărimea rezoluţiei de care este nevoie pentru măsurarea dvs. şi de viteza necesară pentru a măsura un parametru. Există o serie de alte lucruri care se iau în considerare, dar două sunt mai importante: viteză şi rezoluţie. Observaţi că nu am spus nimic despre cât de mulți biţi trebuie să aibă convertorul de date, legat de parametrii fizici, pentru a rezolva măsurarea dvs. În acest moment e mai bine să spun că sistemul de măsurare trebuie să aibă o rezoluție de cel puţin 250 ppm, mai degrabă decât decide necesitatea unui convertor de 12 biţi.
Condiționarea semnalului urmează a se lua în considerare, iar scopul este ca, orice semnal dat de un senzor să fie adus în gama de intrare a convertorului de date. Deci, primul lucru pe care trebuie să-l înţelegem este ce fel de semnal va furniza senzorul. Să spunem că senzorul poate avea maxim 2V, deci 2 * 250ppm 0.5mV este ceea ce se speră să se poată măsura de la senzor.
Acum, aveţi posibilitatea de a lua în considerare cum se va măsura această schimbare de 0.5mV.
O modalitate de abordare este de a folosi un amplificator de semnal pentru a ajunge la încadrarea în întreaga gamă a convertorului - să spunem că este 5V. Cu o amplificare de 2.5, tensiunea de 0.5mV pe senzor devine 1.25mV, deci este nevoie de convertor pentru a asigura rezoluția de 1.25mV din 5V, respectiv 4000 nivele. Deci, un convertor de 12 biți poate asigura conversia. O altă abordare ar fi utilizarea unui convertor cu rezoluţie mai mare, care ar putea măsura 0.5mV direct, şi nu trebuie condiţionarea de semnal. Alegerea depinde de puterea consumată, dimensiune şi costul mai mic prin eliminarea amplificatorului, doar folosind un convertor cu rezoluţie mai mare. Amplificatorul poate fi necesar, de asemenea, pentru că impedanţa senzorului este de aşa natură încât nu se poate merge direct într-un convertor, iar eliminarea amplificatorului nu poate fi o opțiune. Înţelegerea lanţului de semnal prin sistem şi ceea ce este necesar din fiecare bloc, vă poate ajuta să decideţi dacă unul din aceste convertoare puternic integrate va ajuta în mod real design-ul. Se poate folosi cu siguranţă ADS1298 pentru alte sisteme decât ECG, dar beneficiile pe care le-ar putea aduce pot deveni atractive în cazul în care lanţul de semnal are nevoie de toate blocurile din interiorul acestui dispozitiv.
www.ti.com


ECAS ELECTRO distribuitor Texas Instruments

Aplicaţiile portabile sunt în continuă schimbare. Ele devin mai complexe cu scopul de a furniza utilizatorului final noi experienţe prin adăugarea de funcţii noi. Funcţiile noi însă lansează întotdeauna noi provocări pentru proiectarea sursei de tensiune. Este necesară de obicei mai multă energie, deşi capacitatea şi dimensiunea bateriei o limitează. Display-uri mai mari cu iluminare de fundal mari consumatoare, putere de calcul mai mare, capacitate de stocare de date mai mare, camere integrate de înaltă performanţă, inclusiv cu funcţie de lanternă sau capabilităţi extinse de conectivitate la reţea, sunt doar câteva exemple.

de Juergen Neuhaeusler, Senior Systems Engineer – Advanced Low Power Solutions, Texas Instruments Incorporated (TI)
Pentru a menţine sau a extinde durata de viaţă a bateriei fără a-i creşte dimensiunea necesită utilizarea modurilor de consum energetic redus când blocurile aplicaţiei nu sunt active. Aceste blocuri trebuie comutate imediat la energie normală atunci când este necesar. Acest lucru poate cauza schimbări rapide şi importante ale curentului bateriei. Pot apărea vârfuri ridicate de curent cu factori de um­plere mici urmaţi de curent aproape zero. Acest lucru reduce curentul mediu de intrare şi, astfel, extinde durata de viaţă a bateriei – dar semnifică de asemenea vârfuri de sarcini ridicate aproape imprevizibile la baterie.
Impedanţa de ieşire a bateriei determină dacă configuraţia bateriei poate suporta acest vârf de sarcină şi modul în care o va face. Impedanţa e diferită datorită chimiei bateriei şi conexiunilor acesteia. Impedanţa sursei de tensiune a aplicaţiei este determinată de un posibil switch pentru baterie, un circuit de protecţie (dacă este necesar), conectorii bateriei şi conexiunea bateriei la circuitul de management energetic, împreună cu impe­danţa de ieşire proprie bateriei. Orice vârf de curent ridicat în aplicaţie va cauza căderi semnificative de tensiune pe această impe­danţă de ieşire şi, astfel, va scădea tensiunea de alimentare reală a circuitului de management energetic.
Figura 1 prezintă impedanţele de ieşire măsurate pentru trei tehnologii diferite de baterii. Curba magenta indică impedanţa de ieşire a unei configuraţii serie a două celule alcaline, cea galbenă indică impedanţa de ieşire a unei celule secundare LiFePO, iar curba albastră este pentru o celulă secundară Litiu-Ion (Li-Ion). Graficul arată că ambele tehnologii bazate pe Litiu (Li) sunt similare. Circuitul de protecţie necesar pentru tehnologia Li-Ion, care nu este inclus în această măsurare, creşte impedanţa de ieşire cel puţin cu rezistenţa de pornire a comutatoarelor bateriei necesare pentru a deconecta celula. Configuraţia cu celulă alcalină din acest exemplu este dezavantajată de dimensiunea mai mică a celulei (AA în comparaţie cu 18650) şi cele două celule în configuraţie serie. Impedanţele individu­ale ale celulelor sunt conectate în serie şi conexiunea suplimentară între baterii este conectată de asemenea în serie. În ciuda acestui fapt, celulele alcaline utilizate în acest test prezintă o creştere semnificativă în impedanţa de ieşire în timpul descărcării în comparaţie cu valoarea aproape constantă observată la tehnologiile cu Li.
Când este utilizat curent de la aceste baterii, tensiunea la celule scade, ca şi tensiunea de intrare a circuitului de management energetic conectat. Acest lucru este cauzat de căderile de tensiune pe toate impedanţele bateriei şi conexiunilor acesteia. Datorită tensiunii mai scăzute energia disponibilă devine mai mică. Un convertor DC/DC poate compensa acest lucru prin creşterea curentului de intrare din moment ce, cererea de energie de ieşire pentru convertorul DC/DC este fixă şi definită de circuitul aplicaţiei. La un anumit curent în baterie, creşterea curentului bateriei nu însem­nă în mod necesar că astfel poate fi crescută şi energia luată de la la baterie.
Figura 2 prezintă rezultatul unui calcul simplu presupunând o impedanţă de sursă con­stantă de 350 mOhm, care este aproape de cel mai rău caz pentru bateriile Li prezentate mai sus. Gama de tensiuni ale bateriei în circuit deschis utilizată pentru calcule este între 1,8V şi 4,5V. Se poate observa că la tensiuni ridicate, la un curent ridicat al bateriei încă însemnă o energie de ieşire mai ridicată a bateriei. Energia crescută nu este liniară cum ar fi în cazul unei baterii ideale cu impedanţă de ieşire 0 Ohm. Dar la tensiuni reduse efectul este invers. La 1,8V, curentul mai ridicat din baterie conduce la mai puţină energie dispo­nibilă, dacă curentul este mai mare de 2A.
Dacă este nevoie de o anumită energie, confi­guraţia celulei bateriei şi conexiunile trebuie să fie analizate în detaliu. Ar putea fi necesar să se schimbe configuraţia cu celule multiple în paralel pentru a gestiona mai bine curenţii ridicaţi, în special la baterii aproape descărcate. Căderea de tensiune cauzată de vârfurile curenţilor de intrare afectează de asemenea gama de tensiuni de alimentare cu care lucrează sistemul de management energetic. Acesta se extinde la tensiuni joase şi necesită topologii de convertor DC/DC diferite, cum sunt convertoarele coborâtoare-ridicătoare de tensiune (buck-boost).
Convertoarele coborâtoare de tensiune nu sunt capabile să stabilizeze tensiunea de ieşire când, datorită vârfurilor de sarcină la baterie, ieşirea sursei lor de tensiune a scăzut sub tensiunea de ieşire programată. Acest lucru poate conduce la operarea nesigură a sistemului. Ar putea avea loc închiderea parţială a sistemului declanşată de detectori de închidere la subtensiune, dar şi defecţiuni cauzate de întreruperea sursei de tensiune.
Pentru a rezolva aceste probleme pot fi utilizate circuite de monitorizare de tensiune pentru generarea de informaţii pentru luarea deciziei de a permite sau a dezactiva diferite părţi ale aplicaţiei, în funcţie de energia disponibilă a bateriei. Un exemplu este oprirea bliţului camerei unui telefon mobil atunci când bateria este aproape descărcată pentru a asigura funcţionarea corespun­ză­toare a comunicaţiei. Pentru a evita irosirea timpului de lucru al bateriei, energia dispo­nibilă trebuie să fie prezisă foarte precis, ca şi diferitele cazuri posibile de utilizare şi cele mai proaste situaţii de consum energetic.
Trebuie luate în considerare cererea ridicată de energie şi energia redusă disponibilă în timp datorită efectelor de îmbătrânire, dar şi a dife­renţelor de fabricaţie.
Pentru a evita blocarea sistemului datorată supraîncărcării, sursa de alimentare a curentului de intrare trebuie să fie controlată corespunzător. Acest lucru se poate realiza prin utilizarea de dispozitive cu un control precis al limitei curentului de intrare. Aplicaţiile proiectate pentru alimentare prin USB sunt bune exemple în acest sens. Cantitatea de curent care poate fi obţinută de la un port USB este definită precis. Pentru a controla acest lucru corespunzător, este necesar un circuit de management energetic capabil să lucreze precis la limita sa de curent. TPS62750 este un exemplu de convertor coborâtor de tensiune proiectat pentru această cerinţă.
Dacă sursa de alimentare este o baterie precum cele descrise mai sus, energia disponibilă depinde de viteza de descărcare. Dacă se doreşte evitarea blocării sistemului, curentul de intrare trebuie să fie de asemenea controlat. Din nefericire, din moment ce curentul maxim posibil depinde de viteza de descărcare a bateriei, o limită constantă a curentului de intrare nu ar putea rezolva satis­făcător problema. Valoarea ţintă necesară pentru limita de curent este cel mai mic maxim al curentului bateriei în condiţiile din cazul cel mai rău. Din moment ce acest lucru se întâmplă numai la sfârşitul descărcării, această abordare în mare parte limitează semnificativ energia disponibilă în condiţiile tipice de lucru. Acest lucru limitează de asemenea funcţiile care pot fi suportate.
Ajustarea dinamică a limitei curentului de intrare în funcţie de starea bateriei permite menţinerea activă a unui set complet de funcţii la energie mai ridicată disponibilă la condiţiile de lucru tipice. Acesta ajută de asemenea la menţinerea funcţională a sistemului cu un set minim limitat de funcţii în condiţii extreme. Obţinerea unei indicaţii de la convertorul DC/DC referitor la limi­tarea energiei disponibile ajută sistemul să decidă dezactivarea din timp a funcţiilor mai puţin importante. Un exemplu de convertor DC/DC care suportă această strategie de proiectare într-un mod simplu este amplificatorul coborâtor de tensiune TPS63020.
Dacă curentul de intrare disponibil nu este suficient pentru a alimenta aplicaţia, deşi curentul mediu necesar este destul de scăzut, este nevoie de o stocare de energie. Acest lucru se face de obicei prin utilizarea de condensatoare mari. Pulsurile de curent de vârf sunt suportate de condensator, care este încărcat în timpul pauzelor dintre pulsuri. Pentru aceasta, este necesară operarea cu limite de curent ale convertorului DC/DC. Convertorul DC/DC devine inactiv imediat ce condensatorul de ieşire este încărcat la tensiunea nomi­nală programată. Consumul de energie al convertorului DC/DC în mod inactiv trebuie să fie scăzut, iar impedanţa de ieşire trebuie să fie ridicată pentru a nu descărca condensatorul de ieşire în timpul aşteptării urmă­torului puls de sarcină. Toate aceste funcţii sunt implementate în amplificatorul coborâtor de tensiune TPS63020.

Despre autor
Juergen Neuhaeusler este inginer de sistem în grupul Advanced Low-Power Solutions al TI.
Juergen este responsabil pentru definirea de noi dispozitive de management energetic, testarea acestora şi instruirea clienţilor în utilizarea lor. Juergen şi-a luat diploma în inginerie electrică de la Universitatea Tehnică din Munchen.

Referinţe
Pentru mai multe informaţii despre pro­iec­tarea surselor de alimentare în echipamente portabile, puteţi descărca foile de catalog din paginile web:
www.ti.com/tps62750-ca
www.ti.com/tps63020-ca
Pentru mai multe informaţii şi alte soluţii de pu­tere de la Texas Instruments, vizitaţi pagina web:
www.ti.com/power-ca

Contact:
Irina Marin / ECAS ELECTRO
Tel.: 021 204 8100 begin_of_the_skype_highlighting              021 204 8100      end_of_the_skype_highlighting
Fax: 021 204 8130
www.ecas.ro

www.ecas.ro

Gabriela Petrache / TI / Suport Clienţi România
eecsc@ti.com

Industria microelectronicii se îndreaptă cu pași rapizi către dispozitive de dimensiuni din ce în ce mai reduse. În prezent, principalele obiective sunt îmbunătăţirea performanţelor și reducerea costurilor. Din punct de vedere al performanţei, distanţele mici dintre cipuri, împreună cu dimensiunile foarte reduse ale traseelor de interconectare prezintă o importanţă deosebită pentru obţinerea unor viteze superioare de operare. Procesele din acest domeniu ce implică utilizarea laserului sunt: procese de trasare directă de șabloane, transfer de imagini, tăieri pe contur, ajustări etc. Eficienţa acestor metode a fost demonstrată și s-a constatat un progres rapid în această direcţie. Pe de altă parte, spaţiile mici dintre structurile inductive măresc riscul de scurtcircuit (cauzat de defectele structurilor, de punţile de sudură, de migraţie etc.), punând în evidenţă aspecte legate de fiabilitatea proceselor tehnologice.

Astfel s-a pus problema ca într-un institut de cercetare și dezvoltare în microtehnologii să se achiziționeze un sistem de gravare și microprelucrare cu laser. Acest sistem este alcătuit din (vezi Figura 1): laser fix cu mediu activ solid din YAG:Nd (ytriu-aluminiu-granat dopat cu neodim); masă de translație de precizie cu două axe; sistem optic de focalizare și direcționare a fasciculului laser format din expandor de fascicul, lentilă de focalizare și o oglindă de direcționare a fasciculului pe masa de translație.
Pentru automatizarea acestui sistem s-a apelat la serviciile companiei IMPERIAL ELECTRIC S.A., al cărei portofoliu o recomandă pentru executarea de astfel de proiecte.
Cerința clientului a fost: dezvoltarea unui software capabil să comande și să sincronizeze mișcarea de translație și emisia laser astfel încât să se realizeze transferul pe probă a unei imagini proiectate în software-ul AutoCAD. Aplicația a trebuit să fie proiectată pentru a rula pe un computer echipat cu sistem de operare Windows 7, având ca porturi de comunicație disponibile portul Ethernet și portul de comunicație serială cu interfaţă RS-232. Aceste porturi au fost utilizate în vederea stabilirii comunicației dintre stația de lucru și controlerele aferente mesei de translație, respectiv ale laserului.
Programul (software-ul) a fost realizat complet în mediul de programare LabVIEW. Posibilităţile de dezvoltare şi testare avansate, dar şi gestiunea eficientă a detectării şi a semnalizării erorilor de comunicaţie (prin porturile RS-232 și Ethernet), sunt principalele considerente privind alegerea limbajului de programare mai sus menţionat. Cu un set complet de funcţii şi posibilităţi de implementare, atât pentru partea de control şi afişare destinată utilizatorului, cât şi pentru cea de automatizare, LabVIEW a fost utilizat pentru dezvoltarea acestei aplicații.

Elementele componente și caracteristicile echipamentelor folosite:
Laser: Masă de translaţie pe două axe
Emisie primară: 1064nm, 53mJ: Distanţa maximă de deplasare: 150mm
Ieşire: 266nm, 17mJ (cvadruplare în frecvenţă) : Rezoluţie: 0,1μm
Durată impuls: 29ps: Repetabilitate unidirecţională: 0,2μm
Frecvenţă de repetiţie: 10Hz: Histerezis: 0,1μm
Obturator mecanic emisie pe 1064nm: Acurateţe: 2μm
Obturator mecanic emisie pe 532nm: Viteză maximă: 100mm/s
Obturator mecanic emisie pe 266nm: Acceleraţia maximă: 500mm/s2
Indicator optic pentru activitatea emisiei: Timp de viaţă: 20000h

Rezultatul final obținut (vezi figura. 2) oferă utilizatorului posibilitatea de a seta:
• numărul de impulsuri dintr-un pachet pentru comanda laserului;
• nivelul amplificării, în cadrul laserului, prin introducerea valorii numerice;
• adresa IP a controlerului mesei de translaţie;
• pasul de translaţie și viteza de deplasare a mesei de translaţie, prin introducerea valorii numerice, pentru controlul manual;
• poziţia curentă ca punct de zero (home point);
• distanţa dintre liniile de baleiaj în cazul contururilor hașurate;
• nivelul maxim al amplificării valabil pentru modul “Automat”;
• valoarea punctului de zero (home point);
• calculul automat al vitezei de deplasare a mesei în funcţie de valoarea riplului și de dimensiunea fasciculului;
• nivelul transmisiei optice prin introducerea valorii numerice, folosind o celulă Pockels.

Calculul automat al vitezei de translație s-a implementat cu ajutorul formulei:
v=10*D*√(2*ε/100+(ε/100)2 )
v – viteza (în mm/sec)
D – diametrul fascicolului (în mm)
e - riplul (în procente), vezi Figura 3
e = 0 % pentru canal drept
e = 100 % pentru canal făcut din cercuri tangente
Riplul e este definit (în procente) ca:
ε=(2*x)/D*100
De asemenea, utilizatorul poate comanda:
• generarea unui impuls / pachet de impulsuri în regim manual şi operarea laserului în acest regim;
• pornirea manuală a laserului şi oprirea acestuia;
• direcţia de deplasare a măsuţei;
• găsirea și aducerea la punctul de zero a măsuţei;
• trecerea de pe modul “Manual” pe modul “Automat” a controlului laserului și a măsuţei de translaţie, prin acţionarea celor două comutatoare prezente pe interfaţa grafică (vezi Figura 2);
• pornirea procesului în modul “Automat”.
Instrumentul virtual (panoul frontal al software-ului) afişează utilizatorului:
• indicaţia numerică şi pseudoanalogică a energiei amplificatorului şi a energiei oscilatorului;
• timpul scurs de la lansarea programului;
• martori ce indică finalizarea procesului de încălzire a laserului;
• poziţia curentă a mesei de translaţie;
• pe a 2-a filă, atât reprezentarea grafică a traseului pe care îl va executa măsuţa de translaţie în cadrul procesului automat, cât și martori ce indică stadiul execuţiei acestuia;
• pe a 3-a filă, mesajele de eroare ale laserului şi ale comunicaţiei seriale alături de informaţiile privind setările portului COM (RS-232) din calculatorul gazdă (rata de transfer, paritate etc.) și adresa IP a controlerului mesei de translaţie.
În cadrul procesului de testare și optimizare a software-ului s-au utilizat diferite forme și contururi proiectate în AutoCAD, printre care și cea din figura 4. Trebuie menționat faptul că formele au fost alese strict pentru testarea funcționării corecte a aplicației, acestea neavând o semnificație sau utilizare în domeniul microtehnologiilor.
În continuare vom exemplifica și descrie pașii ce trebuie urmați pentru a obține rezultatul prezentat în figura 4. Trasarea acestei scheme s-a realizat cu o viteză de translație de 500 micrometri pe secundă (µm/s), energia emisiei laser la tragere a fost setată la un nivel de 75% din maximul de 17 mili-Joule (mJ), iar punctul de zero al mesei de translaţie a fost fixat la coordonatele (0,0). Primul pas ce trebuie efectuat este acela de a transpune în AutoCAD schema ce se dorește gravată pe o probă (vezi Figurile 4a și 4b). Următorul pas constă în lansarea aplicației. Se verifică dacă adresa IP aferentă controlerului mesei de gravare, cât şi setările pentru comunicaţia serială sunt corect alese. De asemenea, se verifică secţiunea “Gestiune Erori”. Este recomandat ca înainte de lansarea procesului automat să se verifice funcționarea echipamentelor în modul de control manual. Apoi se trec pe modul “Automat” cele două comutatoare aferente controlului laserului şi al mesei de translaţie.
Se setează viteza de translaţie la 500 μm/s (Figura 2). Se selectează adresa fişierului AutoCAD (cu extensia .dxf sau .dwg) şi se setează nivelul amplificării la 75%. Procesul de gravare începe în momentul în care se apasă butonul OK (Figura 5). Rezultatul final se poate observa în figura 4c.
Una dintre principalele realizări obținute prin dezvoltarea acestei aplicații o reprezintă algoritmul de calcul și comandă a baleiajului zonei hașurate. Acesta prezintă o complexitate ridică, astfel încât dezvoltarea acestuia a presupus un efort deosebit, iar rezultatele obținute au fost pe măsură.
În cadrul primei subrutine a acestui algoritm au loc următoarele procese de calcul:
- Se realizează o filtrare a fișierului text și se obțin doi vectori ce includ valorile punctelor de translație (X și Y);
- Se identifică și se contorizează liniile din fișier ce conțin informații despre trasarea sau netrasarea (unu sau zero) a obiectului grafic primar (segment de dreaptă); aceste valori reprezintă comanda de tragere cu laserul;
- Se identifică și se încadrează într-un dreptunghi virtual zona hașurată, în vederea optimizării procesului de baleiere; se memorează coordonatele acestui dreptunghi cu ajutorul a patru variabile locale.
În cadrul celei de-a doua subrutine se calculează punctul(-le) de intersecție a două drepte determinate de câte două puncte. Pentru acest calcul am folosit un sistem compus din ecuațiile a două drepte:
a1x+b1y+c1=0
a2x+b2y+c2=0
Cunoscând coeficienții se pot determina ușor coordonatele punctului de intersecție:
x=(b1*c2-b2*c1)/(a1*b2-a2*b1);
y=(a2*c1-a1*c2)/(a1*b2-a2*b1).
Se compară coordonatele punctelor de intersecție găsite anterior cu coordonatele limită ale segmentului curent. Practic, s-a găsit punctul de intersecție dintre dreapta curentă de control și dreapta determinată de primul segment. Se verifică dacă punctul respectiv are abscisa (X) cuprins între ordonatele capetelor segmentului, la fel și pentru Y.

Concluzii
Laserele sunt folosite în mod regulat în industria electronică, iar aplicațiile în care se poate folosi acest sistem se împart pe două ramuri de procese tehnologice ale microelectronicii:
1 Modificarea parametrilor funcționali ai dispozitivelor cu straturi subțiri, cum ar fi ajustarea fină a rezistorilor, ajustarea funcțională a circuitelor integrate hibride, ajustarea rezonatoarelor cu quartz și a filtrelor.
2 Montarea de componente microelectronice și de dispozitive, cum ar fi micro-sudarea conexiunilor electrice, izolarea ramelor dispozitivelor și gravarea plăcuțelor semiconductoare.
Una dintre proprietățile speciale ale tehnicilor de procesare cu laserul este aceea că nu este necesară o tehnică elaborată de litografiere din moment ce fasciculul laser poate fi focalizat pe regiuni cu dimensiuni de ordinul micrometrilor, fără a afecta materialul din vecinătate sau circuitele adiacente.
Alte procese tehnologice în care ar putea fi folosit cu succes acest sistem sunt:
- depunere chimică de vapori de materiale izolatoare, semiconductoare și metalice;
- gravare laser a componentelor microelectronice folosind agenți în stare gazoasă și/sau lichidă;
- corectarea măștilor și a circuitelor folosind fotorezist și tehnici de îndepărtare a acestuia;
- trasarea de șanțuri adânci în plachetele de siliciu, urmărind un contur prestabilit, în vederea ruperii acestora.
Versatilitatea acestui sistem este dată și de capaci­tatea de selectare a lungimii de undă corespunză­toare emisiei laser. În cazul plachetelor de siliciu se preferă utilizarea emisiei pe 266 nanometri (nm), deoarece pentru această lungime de undă, dintre cele 3 disponibile, acest material prezintă absorbția cea mai ridicată.

Ing. Alexandru Marinică
Imperial Electric S.A.
Tel.: +40213240414
Fax: +40213240417
www.imperialelectric.ro

Cine caută un trasator de curbe I/V economic şi performant pentru caracterizarea dispozitivelor electronice va găsi la Agilent soluţia “U2942A Parametric Measurement Manager Pro (PMM Pro)” care răspunde cel mai bine acestei dorinţe.

Aplicaţia software operează cu unităţile sursă/monitor (SMU) de tip U2722A U2723A de tip modular USB şi permite analiza dispozitivelor semiconductoare discrete fără a fi nevoie de alte operaţii suplimentare.
Aplicaţia soft Agilent PMM Pro controlează unităţile SMU de tip U272XA şi execută măsurători de curent şi tensiune pentru diode, tranzistori bipolari şi tranzistori cu efect de câmp. Aplicaţia soft trasează apoi curbele I/V folosind rezultatele măsurătorilor.
Interfaţa intuitivă către utilizator simplifică configurarea şi testarea şi dă posibilitatea utilizatorului să se focalizeze pe analiza datelor. Aplicaţia permite definirea de funcţionalităţi proprii utilizatorului, are incluse funcţii matematice disponibile utilizatorului pentru reducerea timpului de testare şi execută secvenţe de test automate. Aplicaţia şi modulele SMU cu 3 canale permit o operare în 4 cadrane cu o sensibilitate de măsură de 100 pA, rezoluţie de 16 biţi şi o precizie de bază de 0,1%.
Unitatea SMU tip U2723A, controlată pe USB, este mai mult decât o sursă de alimentare de curent continuu, unitatea SMU este capabilă să opereze în 4 cadrane, acţionând ca o sursă de curent sau ca o sarcină cu ambele polarităţi ale tensiunii de ieşire. În plus, U2723A are incluse:
• “test scripturi” pentru reducerea timpului de măsură;
• timp de creştere/scădere scurt, de ordinul milisecundelor, pentru a îmbunătăţirea productivităţii la testarea în fabricaţie a dispozitivelor semiconductoare.
Agilent Technologies mai produce unităţi SMU modulare de tipul N6781A/N6782A pentru şasiul N6705A şi aplicaţia software 14585A. Aceste module sunt recomandate pentru domeniul de tensiuni de ± 20V, curenţi de ± 3A şi putere maximă de 20W. Precizia de bază este 0,025%.
N6781A oferă posibilitatea măsurării consumului de putere al echipamentelor alimentate pe baterie. Acest SMU are rezistenţa de ieşire programabilă între - 40 mΩ şi +1 Ω, pentru a simula rezistenţa internă a unei baterii şi are încorporat un digitizor cu ceasul la 200kHz. În acest fel puterea este măsurată la fiecare 5μs.
N6782A poate modula ieşirea cu semnal până la 100kHz şi poate funcţiona în două cadrane. Aceste caracteristici îl recomandă pentru testarea convertoarelor DC/DC, unităţi de management al puterii (PMU), amplificatoare de putere şi circuite integrate de management al puterii (PMICs).
N6781A are şapte moduri de utilizare selectabile de utilizator, iar N6782A are cinci moduri de utilizare selectabile de utilizator:
• Sursă de alimentare în două cadrane;
• Sursă de alimentare unipolară (un cadran);
• Sarcină de curent constant (cc);
• Sarcină de tensiune constantă (vc);
• Echipament de măsurare a curentului (ammeter);
• Emulator de baterii (numai N6781A);
• Încărcător de baterii (numai N6781A).

COMTEST SRL
Str. Olari nr. 7A, Et. 6, Sector 2, 024056 Bucureşti
Tel: +40 21 2110883
Fax: +40 21 2110884
contact@comtest.ro
office@comtest.ro
www.comtest.ro

Este foarte cunoscut că atunci când ai nevoie de amplificatoare de radiofrecvenţă şi microunde, antene, amplificatoare modulare sau sisteme de test complete pentru EMC, emisii şi imunitate, trebuie să te îndrepţi către grupul de companii: AR RF/Microwave Instrumentation, AR Modular RF, AR Receiver Systems.

Combinând resursele companiilor AR şi reunind eforturile celor mai buni specialişti care proiectează cele mai bune produse, acestea vor răspunde celor mai înalte exigenţe ale beneficiarilor. În acest moment, beneficiarii AR obţin rezultatul maxim de la specialiştii, inovaţiile şi suportul firmei.

Cu produsele AR se poate:
• controla de la distanţă măsurarea;
• automatiza testul;
• produce orice combinaţie putere/frecvenţă;
• obţine o calitate neegalată.
Aceeaşi calitate AR este disponibilă şi cu receptorul EMI, cu detectoarele de poluare EMI şi cu serviciile de calibrare. Noua companie AR s-a alăturat cu o reputaţie impresionantă de pionier în sistemele de recepţie.

Amplifier Research CI00400A
Soluţii complete de testare pentru următoarele standarde de imunitate:

• MIL-STD-461D & E CS114
• DO160D & E BCI Testing
• EN/IEC 61000-4-6
• IEC 60601-1-2
• EN 50130-4
• EN 61000-6-1/2
• EN 55024

Modelul CI00400A este un sistem de ultimă generaţie realizat pentru testarea imunităţii RF prin conducţie. În varianta CI00400AM4 este introdus un al treilea canal de powermetru cu sondă de putere pentru testarea standardelor din industria: Ford, GM, Chrysler, BMW, Renault, şi ISO11452-4.
Sistemul conţine un generator de semnal de până la 1,2GHz, un powermetru cu trei canale, un amplificator de putere de 100W de până la 400MHz, un cuplor direcţional şi aplicaţia software de control. Sistemul oferă versatilitatea cerută pentru laboratoarele de test şi producă­torii de echipamente. Aplicaţia software poate controla şi analizoare de spectru sau echipamente de monitorizare.
Sistemul permite calibrarea cu probe de injecţie şi măsurarea cu ajutorul CDN, reţele de cuplare-decuplare, prezentate în imaginile de mai jos.


Informaţii suplimentare:

COMTEST SRL
Str. Olari nr. 7A, Et. 6, Sector 2, 024056 Bucureşti
Tel: +40 21 2110883
Fax: +40 21 2110884
contact@comtest.ro
office@comtest.ro
www.comtest.ro

Această lucrare se concentrează pe o implementare cu microcontroler cu resurse minime pentru un motor BLDC cu 3 faze, aplicaţie de controler pentru motor cu buclă de viteză închisă bazat pe un dispozitiv Microchip PIC12. Se prezintă cum se poate reduce numărul de pini I/O, la numai 6 pentru acest tip de aplicaţie, prin tehnici de minimizare. Se presupune că cititorul înţelege secvenţa de comutare pentru tipul de motor mai sus menţionat.

de Martin Hill, Microchip Technology Inc.

Introducere
Cât de mic poate fi microcontrolerul care poate controla un motor BLDC cu 3 faze? Pentru a se răspunde la această întrebare este necesară identificarea resurselor chip-ului care se aliniază cu funcţiona­litatea şi topologia controlului extern al motorului BLDC pentru aplicaţia ţintă. Dacă la început se adresează pieţei economice de volum ridicat pentru aplicaţii de control al vitezei utilizate la ventilatoare şi pompe, atunci problema se restrânge. În legătură cu aceste tipuri de sisteme există unele cu confi­guraţii cu senzori şi altele fără senzori (pentru determinarea poziţiei rotorului), ambele oferind avantaje şi dezavantaje; dar în termeni de număr de I/O, ar fi de dorit dacă s-ar putea face detecţia poziţiei rotorului pe un singur pin. De asemenea, dacă pinii multifuncţionali pot fi angrenaţi pentru o interfaţă cu utilizatorul simplă şi tehnicile de minimizare logică pot reduce suplimentar numărul de pini, atunci poate fi determinată o hartă de resurse mini­me pentru un dispozitiv corespunzător.

Sistemul de Control al Motorului BLDC
În Figura 1, diagrama bloc ilustrează un sistem care utilizează un singur senzor Hall pentru feedback-ul de poziţie al rotorului (multe sisteme utilizează pentru acest scop 3), un potenţiometru pentru reglarea vitezei, un comutator de start şi de stop, un declan­şator de supracurent pentru motor şi o punte de pu­tere cu 3 faze pentru a conduce motorul. Cantitatea rezultată de conexiuni independente pentru microcontrolerul prezentat între subcomponentele sistemului este de 11 (5 intrări şi 6 ieşiri). Totuşi, minimizarea poate fi atinsă dacă microcontrolerul suportă pini multifuncţionali şi periferice prezente peste tot.
Tehnici de minimizare a resurselor
Considerând semnalele de ieşire ale microcontro­lerelor la puntea de putere cu 3 faze, dacă este utilizat algoritmul de control în şase paşi al BLDC, atunci numai două tranzistoare sunt ON la orice moment în timpul funcţionării normale, adică unul pe partea superioară şi unul pe partea inferioară şi acestea sunt conduse în mod necomplementar.
Astfel, tranzistoarele de pe partea superioară şi de pe partea inferioară sunt de pe configuraţii diferite ale jumătăţilor de punte şi sunt conduse în aşa-numitul mod diagonal. Acesta este avantajos, dintr-o perspectivă de minimizare logică, deoarece atunci când două din trei dispozitive de pe partea superioară sunt OFF în modul de funcţionare, al treilea ar trebui să fie ON. Evident, al treilea semnal de ieşire de pe partea superioară poate fi reconstruit din celelalte două cu câteva rezistenţe si un tranzistor invertor care se conectează la a treia intrare de pe partea superioară a punţii de putere (referinţă la Figura 4 – Diagrama circuitului). Aceasta conduce la reducerea pinilor microcontrolerului.
Deci, s-a ajuns de la un sistem care necesită 6 ieşiri la unul care necesită 5.
În legătură cu cele cinci intrări de sistem pentru un senzor Hall, potenţiometru, declanşator curent motor şi comutatoare start/stop, există diferite posibilităţi. În primul rând, senzorii Hall sunt construiţi normal în ansamblul motorului BLDC şi aceştia tind să aibă de asemenea circuite integrate pentru o interfaţă digitală la microcontroler.
Acesta poate lua forma de ieşiri de tranzistor tip open collector şi o rezistenţă de ridicare prevăzută pe partea controlerului extern al motorului pentru detectarea de semnal. În această aplicaţie este necesar un senzor Hall, iar familia de dispozitive PIC12F prezintă un pin numai de intrare digitală care poate fi utilizat în acest scop.
Pentru pornirea motorului sau funcţia de setare a vitezei, la pornire, unul dintre pinii de conducere de pe partea superioară a punţii de putere cu 3 faze poate fi configurat ca o intrare analogică. Acest pin este conectat la o rezistenţă divizoare şi potenţio­metru. Prin urmare, înainte să fie pornit motorul se poate seta şi citi viteza. În plus, adăugarea unui comutator de pornire care poate reduce setarea vite­zei sub un minim poate permite de asemenea por­nirea motorului. În acest mod de intrare analogic, deşi tranzistorul de conducere de pe partea supe­rioară conectat este pornit, acest lucru nu rezultă în alimentarea motorului, din moment ce toate tranzistoarele de conducere de pe partea infe­rioară sunt OFF în acest moment. Ulterior, în modul de func­ţionare, pinul este configurat ca o ieşire pentru tran­zistorul de pe partea superioară pentru conducerea motorului şi apoi lanţul de divizare rezistivă devine efectiv o funcţie de ridicate/coborâre pentru pin.
Funcţia de oprire este mai bine să fie implementată separat la pornirea motorului şi nu prin utilizarea comutatorului de start ca o funcţie start/stop combinată în timpul secvenţei de comutare. Prin urmare, funcţia stop este implementată în firmware printr-o pauză de rotaţie (rotation timeout), de exem­plu când este apăsat comutatorul de stop în modul de funcţionare, semnalele de conducere de pe partea superioară sunt dezactivate toate şi firmware-ul poate detecta condiţia următoare de oprire a motorului şi plasează aplicaţia în modul de stop. O funcţie şi mai elementară de oprire a motorului poate fi implementată prin utilizarea unui comutator normal deschis în paralel cu circuitul declanşator de supracurent descris în cele ce urmează.
Declanşatorul de supracurent nu utilizează niciunul dintre pinii I/O ai microcontrolerului; în schimb, face uz de conexiunea de înaltă tensiune a variantei de familie PIC12 pentru a reseta dispozitivul datorită suprasarcinii la motor. Acest tip de PIC implemen­tează un stabilizator cu şunt intern care este conectat la sursa de alimentare a aplicaţiei printr-o rezistenţă. Rezistenţa este dimensionată potrivit cerinţelor aplicaţiei. Prin urmare sursa poate fi întreruptă la PIC prin circuitul declanşator de supracurent care este conectat efectiv în paralel cu stabilizatorul intern al sursei.
Astfel, avem acum un sistem care necesită pini I/O de microcontroler cu 1 intrare digitală dedicată, 1 funcţie de ieşire digital/ analogic şi 4 funcţii digitale de ieşire. Totuşi, s-a ignorat faptul că pentru controlul de viteză va fi nevoie de modularea tensiunii aplicate la motorul BLDC şi pentru aceasta este necesar să fie aplicate anu­mite semnale PWM, în ca­zul acesta, tranzistoarelor de conducere din partea inferioară. De fapt, deoarece este implementat controlul în şase etape, cerinţa este de a avea oricare dintre cele trei drivere de pe partea inferioară alimentate cu un semnal PWM la orice moment din timp în timpul secvenţei de comutaţie a motorului. Anumite dispozitive PIC prezintă un periferic specific Motor Control PWM pentru acest scop, în timp ce altele au capacitatea de a ghida semnalul PWM la 1 din n ieşiri pentru a realiza practic acelaşi lucru prin, de exemplu, un ECCP (Enhanced Cap­ture/Compare Peripheral). Pe un PIC12F există o combinaţie de ghidare de semnal PWM în modurile disponibile ECCP şi APCFG (Alternative Pin Confi­guration). Acest lucru este extrem de convenabil deoarece ghidarea PWM poate fi realizată numai pe doi pini prin ECCP şi aplicaţia necesită trei (prin modul APCFG). Numai PIC12F615 şi PIC12HV615 au această capabilitate în prezent.

Firmware
Firmware-ul utilizează senzorul Hall unic pentru a sincroniza comutaţia motorului la tranziţia semnalului şi de asemenea determină când se comută între tranziţiile senzorului Hall unic utilizând o tehnică de drum estimat.
În plus, acesta implementează controlul de viteză în buclă închisă prin calculul erorii de viteză şi o formă de control simplă proporţională/integrativă. Ieşirea controlerului PI este încărcată în registrul CCPR1 al factorului de umplere PWM, cei mai semnificativi 8 biţi, iar ieşirea finală de la subsistemul PWM este transmisă pe rând la unul dintre cele 3 tranzistoare de pe partea inferioară a punţii de putere, pentru a comuta motorul şi a controla viteza.
Cele 3 temporizatoare interne PIC12 sunt utilizate pentru a măsura viteza motorului derivată de la semnalul senzorului Hall (TMR1), setarea perioadei PWM (TMR2) şi generarea unei întreruperi de comutaţie după o perioadă precalculată (TMR0).
La pornire, este citită configuraţia de viteză şi se intră în modul de funcţionare când este apăsat comutatorul de start.
Când se intră în modul de funcţionare pentru motor, iniţial este estimată poziţia rotorului, şi este desfăşurată o secvenţă de comutare scurtă în buclă deschisă până când este detectată următoarea tranziţie a semnalului senzorului Hall, la acel moment fiind sincronizată secvenţa de comutaţie cu poziţia rotorului. După două tranziţii succesive ale semnalului senzorului Hall, aplicaţia firmware intră în modul de control al vitezei în buclă închisă.
O declanşare de supracurent cauzează efectiv un POR (Power On Reset) al dispozitivului.

Sumar
Acest model controler descris a fost utilizat la comanda unui motor Hurst cu 3 faze, cu modulul de putere de tensiune joasă şi PIC12F615 conectate la o placă de teste modificată, toate putând fi găsite la Microchip. Se arată că această formă de control al motorului poate fi redusă la un microcontroler de 6 pini I/O, cu pini multifuncţionali şi perife­rice/ resurse interne. Perifericele interne flexibile ale PIC12HV615 şi stabilizatorul intern permit integrarea circuitului pentru această aplicaţie, un circuit exemplu fiind prezentat în Figura 4. Acesta poate forma baza unui model economic pentru anumite aplicaţii de condu­cere pentru motoare, unde nu este necesară atingerea de performanţe ridicate.
www.microchip.com

În urma unei perioade de gestaţie de câteva decenii, tehnicile digitale de control de putere câştigă rapid în cota de piaţă pe măsură ce proiectanţii încep să aprecieze avantajele oferite de această tehnologie faţă de echivalentul său analogic. Cum a fost descoperit, combinaţia dintre controlul digital de putere şi managementul energetic digital depăşesc aşteptările evolutive de a oferi o schimbare reală şi economică.

de Patrick Le Fevre, Director Marketing şi Comunicaţii, Ericsson Power Modules

În acest caz, controlul digital de putere se referă la implementarea buclei interne de control a unui convertor de putere cu circuite digitale, în locul utilizării schemelor analogice cunoscute. Pentru un convertor coborâtor de tensiune, acest fapt semnifică înlocuirea convertorului analog / digital pentru tradiţionalul amplificator de feedback pentru semnalul de eroare, şi derivarea corecţiei pentru modulatorul de lăţime de puls care conduce comutatoarele de putere utilizând tehnici de procesare de semnal digital în locul unei referinţe de tensiune, a unui generator rampă şi a unui comparator.
În contrast, managementul energetic digital denotă circuite de supraveghere şi control care comunică printr-o schemă I/O digitală, ce utilizează, aproape invariabil în ziua de azi, standardul industrial de putere PMBus™.
Dată fiind tendinţa universală pentru un randament energetic cât mai mare, orice convertor digital de putere trebuie cel puţin să egaleze performanţele celor mai bune soluţii analogice, fără a sacrifica niciun aspect al performanţei electrice. Acesta trebuie de asemenea să ofere densitate de putere compe­titivă şi să fie la fel de uşor de implementat în aplicaţii ca un convertor analogic.
Odată cu dezvoltarea primului dispozitiv dintr-o familie de produse digitale de putere – amplificatorul DC/DC BMR453 – Ericsson a demonstrat că este posibil să se îmbunătăţească cu aproximativ 5% puterea ridicată a unui convertor de magistrală interme­diară convenţional stabilizat imprecis pentru a “stoarce” 396W de la formatul quarter-brick. Concomitent, convertorul digital oferă stabilizarea fermă a tensiunii de ±2% a unui convertor analogic DC/DC complet stabilizat care comandă doar 204W la aceeaşi dimensiune. Randamentul conversiei este îmbunătăţit, ajungând la mai bine de 96% de la aproximativ 10% în sus din puterea totală de ieşire, extinzând semnificativ gama peste care convertorul lucrează cu pierderi minime. În timp ce convertorul digital integrează interfaţa PMBus, se pot ignora facilităţile şi se poate aplica dispozitivul la fel de uşor ca oricare dintre echivalentele sale analogice.

Configurabilitatea digitală oferă beneficii pentru ciclul de viaţă
Dar puterea digitală are mult mai mult de oferit decât doar îmbunătăţirea performanţelor electrice şi a celor legate de cerinţele de densitate de putere, care au dominat anterior starea de spirit a proiec­tanţilor de surse de alimentare. În esenţă, asemenea îmbunătăţiri de performanţă se dato­rează abilităţii unei bucle de control digital de a-şi adapta dinamica pentru a se potrivi optim în timp real condiţiilor li­niei şi sarcinii; în contrast, componentele pasive stabilesc răspunsul convertorului, care este inevitabil un compromis între stabilitate şi răspuns dinamic pentru condiţiile de lucru aşteptate. Dar în dezvoltarea conceptului 3E (enhanced performance, energy management, end-user value), Ericsson a observat că puterea digitală poate oferi beneficii aplicabile pe întreg ciclul de viaţă al produsului.
Din moment ce nucleul convertorului digital este un IC cu semnale mixte, este posibil să se încapsuleze hardware-ul de măsurare şi control supervizor împreună cu interfaţa PMBus a acestuia pe aceeaşi pastilă de siliciu la costuri suplimentare neglijabile. Această abordare optimizează cuplajul electric între nucleul convertorului şi sistemul său de control, micşorează consumul de putere şi reduce din suprafaţa PCB-ului necesară implementării func­ţionalităţii echivalente utilizând soluţii analogice. Este acum posibil să se configureze convertorul di­gital atunci când este realizat iniţial, în timpul fazei de dezvoltare a aplicaţiei proiectantului de sisteme de putere, la depozitul distribuitorului, când este produs echipamentul, şi/sau atunci când acesta operează cu echipamentul utilizatorului final.
Acest grad neegalat de flexibilitate extinde pentru prima dată modelul logic programabil la industria conversiei de putere.
Fiecare convertor de putere din familia 3E oferă o gamă de parametri programabili care includ selectarea tensiunii de ieşire, activarea/dezactivarea timpilor de întârziere pentru a implementa secven­ţierea pentru sarcini pentru trasee multiple, contro­lul vitezei de creştere care asigură protecţie la şocul de curent la pornire, testarea sistemelor la tensiuni limită şi praguri multiple pentru condiţii de avertisment şi de defectare la supracurent, supra­tem­pe­raturi şi sub- sau supra-tensiuni. Este chiar po­si­bil să se ajusteze răspunsul buclei de control a unui convertor digital pentru a-i optimiza perfor­manţa la un anumit set de condiţii.
Figura 1 prezintă rezultatul ajustării fine a constantelor care stabilesc răs­punsurile unei bucle de control al unui stabilizator pentru punct de sarcină 3E pentru a-i optimiza răs­punsul tranzitoriu într-un mediu dat. Acesta este echi­valentul digital al mutării polilor şi zerourilor într-un convertor analogic prin ajustarea continuă a valorilor rezistenţelor şi condensatoa­relor din bu­cla sa de feedback, ceea ce este practic de neconceput.

PMBus™ este un factor cheie
PMBus poate fi de nepreţuit în timpul evaluării şi dezvoltării produsului. Aici, managerul puterii plăcii care controlează dispozitivele compatibile PMBus ar putea fi un PC conectat la o placă prototip printr-un adaptor corespunzător. Deoarece stratul fizic al PMBus are la bază SMBus – care este o dezvoltare a I2C – PMBus este în general limitat la domeniul plăcii, lăsând proiectanţii liberi să implementeze propria alegere la conectivitatea backplane-ului. Figura 2 prezintă schema generală.
Pentru a face disponibile imediat aceste realizări, Ericsson a dezvoltat un kit de evaluare compatibil PC pentru produsele 3E, care include un adaptor USB-PMBus şi un driver software care înlocuieşte managerul de putere al plăcii din figură.
PC-ul şi software-ul de aplicaţie al kit-ului îşi asumă apoi rolul de sistem gazdă şi interfaţă cu utilizatorul.
Această abordare oferă o metodă extrem de rapidă pentru experimentarea cu parametri precum configuraţia tensiunii de ieşire, rutinele de secvenţiere a puterii, testarea la tensiuni limită şi gestionarea defectărilor, fără a necesita modificări hardware asupra plăcii supuse testării.
Când proiectantul este satisfăcut cu parametrii implementaţi, soft-ul de aplicaţie poate salva un fişier cu configuraţia pentru fieca­re dispozitiv 3E pentru utilizare ulterioară. Figura 3 prezintă câteva dintre opţiunile pe care le pune la dispoziţie software-ul într-un singur ecran de configurare.
În timp ce clienţii pot solicita configuraţii specifice, Ericsson oferă de cele mai multe ori componente 3E preprogramate cu o configuraţie standard care reflectă un profil de aplicaţie tipică pentru convertor. De exemplu, utilizatorii pot comanda un stabilizator punct de sarcină cum este 20 A-rated BMR450 presetat să scoată 1, 3.3, 5, sau 5.5VDC. Este posibil să se reprogrameze ulterior dispozitivul pentru orice nivel de la 0.6 la 5.5VDC cu rezoluţie de 1mV prin PMBus (este de asemenea posibil să se seteze tensiunea de ieşire a produsului de la 0.7 la 5.0VDC în 25 de paşi cu o rezistenţă). Ca rezultat, un dispozitiv acoperă o gamă largă de tensiuni de ieşire, permiţând reduceri ale inventarului şi mana­gement uşor de logistică. De asemenea merită notat faptul că BMR450 şi companionul său 40A BMR451 pot îm­păr­ţi o placă PCB comună, permiţând proiectanţilor să schimbe convertoarele de putere pe măsură ce nevoile de putere ale sistemului evo­luează. Beneficii similare se aplică la toate convertoarele de putere ale familiei 3E.
Dacă este necesară numai o schimbare unică a tensiunii de ieşire sau a oricărui alt parametru programabil, un moment logic de efectuare a modificării este în faza ATE de producţie a plăcii.
Alternativ, un distribuitor poate oferi un serviciu de programare. Presupunând o simplă aplicaţie pentru utilizatorul final, precum este îmbunătăţirea unui model analogic, este posibil să se renunţe la logica managementului energetic al plăcii de pe placa ţintă.
Totuşi, incluzând conectivitatea PMBus completă, se îmbunătăţeşte extensiv gama de opţiuni care sunt disponibile proiectanţilor de sisteme de putere.
Din moment ce PMBus utilizează doar patru conductori şi un microcontroler low-cost pentru implementarea cu uşurinţă logicii managementului energetic al plăcii, această abordare merită considerată.
Implementarea conectivităţii PMBus permite sistemului gazdă să monitorizeze fiecare dispozitiv compatibil PMBus pe tot ciclul de viaţă al echipamentului. Depinzând de gradul de complexitate al software-ului de supervizare al sistemului, această capacitate de culegere de date ar putea forma baza pentru analiza costului energetic, analiza cauzelor de bază pentru defectări, sau satisfacerea altor funcţii specifice utilizatorului; ar putea ajuta şi la evitarea defectărilor sistemului. De exemplu, dacă software-ul de supraveghere detectează un tipar deosebit de ridicat de condiţii de avertizare pentru un dispozitiv anume, acesta poate semnala o alertă de service pentru a exclude dispozitivele suspecte înainte ca acestea să se defecteze.
În mod similar, dacă tensiunea de ieşire a unui convertor de putere deviază uşor în timp sau ca rezultat al variaţiilor mari de temperatură, software-ul de supraveghere ar putea să ajusteze dispozitivele în specificaţiile corespunzătore.
Altă posibilitate oferită de monitorizarea consumului de putere al plăcii este conservarea dinamică de energie, pentru care software-ul de supraveghere variază inteligent tensiunea de ieşire furnizată de convertorul de magistrală intermediar la stabilizatoarele punct de sarcină.
Deoarece teoretic toate convertoarele de putere au randament redus la sarcini mici, reprogramarea convertorului de magistrală intermediar de la 12VDC la 9VDC evită disiparea de putere, în timp ce stabilizatoarele punct de sarcină lucrează sub sarcini mici.
Când este nevoie de mai multă putere, software-ul de supraveghere poate creşte cu uşurinţă în rampă tensiunea de magistrală intermediară la nivel optim pentru noile condiţii de sarcină. Acolo unde operează o pereche de convertoare de putere cu aranjament de partajare a curentului în paralel, acesta va economisi ener­gie oprind unul dacă nivelul sarcinii scade la capacitatea unui singur convertor. Această abordare activă a managementului energetic se potriveşte în special sistemelor care stau perioade semnificative sub condiţii de sarcină extrem de diferite.

Acesta este doar începutul
Este important să se sublinieze că aceste scenarii date ca exemplu reprezintă doar câteva posibilităţi pe care convertoarele de putere 3E cu conectivitate PMBus le fac posibile, iar proiectanţii ino­vativi vor găsi fără îndoială altele noi.
De asemenea, oricare din convertoarele acestea pot îmbunătăţi modelele analogice fără mare efort din partea proiectantului.
Aceştia pot uşor să opereze independent oferind funcţii tip analogice, precum ajus­tarea tensiunii de ieşire printr-o singură rezistenţă, detecţia tensiunii la distan­ţă şi control hardware on/off pe un singur pin.
Capacitatea “set-and-forget” impusă de PMBus înseam­nă de asemenea că orice con­vertor de putere 3E poa­te fi preprogramat cu parametri definiţi de utilizator care sunt reţinuţi apoi de dispozitiv pe tot ciclul de viaţă sau până la reprogramare. Acest lucru face posibilă ajustarea fină a convertorului pentru o aplicaţie specifică fără nevoia unui PMBus în sistemul ţintă.
Comparativ cu tehnici analogice binecunoscute, dezavantajul conversiei digitale de putere este cantitatea substanţială de efort R&D care este necesară pentru a produce un convertor digital care să merite să fie produs – motivul principal pentru selectarea soluţiilor dovedite, pre-calificate. Pentru a ajuta la acomodarea utilizatorilor cu mediul conversiei digi­tale de putere, Ericsson oferă asistenţă pentru aplicaţiile inginereşti şi completează kit-ul său de evaluare cu o arhivă extinsă de documentaţii tehnice şi informaţii despre aplicaţii. Pentru mai multe detalii vizitaţi www.ericsson.com/powermodules

MikroElektronika oferă o gamă largă de instrumente de dezvoltare şi produse conexe şi care sigur vor face ca ingineri, studenţi şi alţi utilizatori începători de microcontrolere PIC® să-şi examineze portofelele, economiile sau bugetul — preţul este atractiv! Suntem mândri să vă prezentăm EasyPIC™6, unul dintre kit-urile de dezvoltare de marcă de la MikroElektronika.

DESCRIERE GENERALÃ EASYPIC™6
EasyPIC™6 este un sistem de dezvoltare complet pentru dezvoltarea şi testarea de aplicaţii pentru microcontrolerul PIC®. Acest instrument furnizează o platformă de dezvoltare completă de calitate ridicată care suportă dispozitive PIC® (P10, P12, P16 şi P18). Dispunând de circuite electronice integrate precum: programator USB2.0 cu suport mikroICD, controler Touch Panel, Tastatură, Port Expander, afişaj Serial COG, suport DS1820 şi multe altele, Placa EasyPIC™6 oferă multe funcţii practice pentru ca utilizatorii să dezvolte diverse aplicaţii embedded utilizând cele mai populare componente în produse electronice.

PROGRAMATOR ON-BOARD USB 2.0 CU DEPANATOR IN-CIRCUIT
EasyPIC™6 dispune de un programator PIC® care se poate conecta prin cablu USB la PC-ul dumneavoastră. Circuitul programatorului beneficiază de funcţia importantă de a comuta complet pinii MCLR, PGC şi PGD, astfel ca aceştia să mai poată fi utilizaţi în proiectul dumneavoastră.
Acesta este un sistem excelent care permite utilizarea completă a TUTUROR pinilor PIC® în orice moment, programatorul preluând controlul lor doar în timpul progra­mării, iar totul este complet automat. Programatorul dispune de asemenea un depanator hardware ICD integrat care rulează sub acelaşi conector USB şi este inclus ca standard în toate compilatoarele MikroElektronika pentru PIC.
Programatorul este foarte uşor de utilizat pentru începători. Vă scrieţi codul sursă într-unul din compilatoarele Mikro Elektronika (compilatorul mikroC, mikroBasic sau mikro Pascal PRO) de pe PC-ul dumneavoastră, şi vă progra­maţi PIC® utilizând EasyPIC®6 (în aproximativ 10 se­cunde!!) apoi programul dumneavoastră începe să func­ţioneze instantaneu. Acest lucru permite construirea şi modificarea foarte rapidă a proiectelor.
Notă: Puteţi utiliza orice compilator sau asamblor care produce format hex intel standard şi foloseşte doar softul Windows PICFlash™ gratuit pentru a încărca fişierul .HEX în EasyPIC™6.

PERIFERICE ELECTRONICE INTEGRATE
La baza plăcii EasyPIC™6 stă PIC16F887 în capsula sa DIP cu 40 de căi.
Totuşi aceasta se poate înlătura — în afara soclului DIP40, sunt disponibile pe placă şi soclurile DIP20, DIP18, DIP14 şi DIP8 pentru PIC-uri cu număr mai mic de pini. PIC-ul este total accesibil cu toate porturile sale legate nu numai la conectori şi grilele de comutare DIP, dar şi la LED-uri pentru vizualizarea facilă a stărilor logice în timpul rulării programului. Intrarea porturilor digitale este uşor de simulat cu ajutorul a 36 de butoane etichetate cu numele pinilor porturilor. Intrările pot de asemenea fi simulate prin Tastatură 4×4 şi Tastatură Meniu. Măsurarea analogică poate fi realizată cu pinii PIC RA0-RA4 pe capul de pin şi potenţiometrul de pe placă pentru a simula niveluri analogice discrete între 0 şi 5V. Pentru o conectivitate mai mare, placa are conectori RS232, PS/2, USB şi un ICD Extern.

SUPORT PENTRU DIVERSE DISPLAY-URI
În scopul afişării de mesaje vizuale, placa conţine un display serial COG, capabil să afişeze mesaje text. În plus, placa suportă display de caractere LCD 2 × 16 standard. Pentru mesaje vizuale avansate poate fi plasat un LCD Grafic 128 × 64 on-board.
Ca dispozitiv de intrare poate fi utilizat un display LCD Grafic combinat cu panou tactil.

DOCUMENTAÞIE COLOR CUPRINZÃTOARE
Documentaţia color, prezintă toate secţiunile EasyPIC™6 clar explicate cu diagrame color. Există de asemenea şi alte manuale: manuale asupra secţiunii programatorului PICFlash™, a depanatorului şi o diagramă schematică completă. Aceste manuale furnizează o sursă de informaţie care este precisă, clară, cu demonstraţii şi exemple care pot fi puse într-un context de proiecte în viaţa reală, ceea ce face această documentaţie comprehensivă şi uşor de folosit.

void main() {

Lcd_Init();
Lcd_Cmd(LCD_CLEAR);
Lcd_Cmd(LCD_CURSOR_OFF);
Lcd_Out(1, 1, “Temperature:”);
// Print degree character, ‘C’ for centigrades
Lcd_Chr(2, 13, 223);
Lcd_Chr(2, 14, ‘C’);

//--- main loop

MEDIU DE LUCRU INTUITIV
EasyPIC™6 furnizează un mediu de lucru intuitiv, număr mare de periferice cu multe exemple utile, instrumente adiţionale care cresc productivitatea şi facilitează dezvoltarea, suport rapid de încredere şi manuale. Puteţi compara EasyPIC™6 cu orice alt instrument de dezvoltare prezent pe piaţă şi veţi descoperi că un astfel de instrument pentru dezvoltare uşoară nu poate fi găsit nicăieri altundeva. Kit-ul şi instrumentele software furnizate reuşesc reducerea dificultăţilor hardware ajutând la concentrarea asupra software-ului şi înţelegerii şi optimizării codului PIC®.

PLÃCI ACCESORIU
Plăcile accesoriu permit studenţilor sau inginerilor să practice şi să exploreze uşor capabilităţile microcontrolerelor PIC cu dispozitive periferice cum sunt: ADC, DAC, CAN, Ethernet, IrDA, MP3, RS485 şi multe altele.
Utilizarea acestor plăci este destul de simplă. Trebuie doar conectată placa accesoriu, încărcat un exemplu pe microcontrolerul PIC® şi se începe dezvoltarea dispozitivului.

COMPILATOARE INCLUSE
Versiuni DEMO complet funcţionale ale compilatoarelor mikroC PRO pentru PIC®, mikroBasic PRO pentru PIC® şi mikroPascal PRO pentru PIC® sunt expediate cu placa. În versiunea demo, ieşirea hex este limitată la 2k de cuvinte program. Aceste compilatoare vin cu exemple care vă vor arăta cum să conectaţi uşor microcontrolerul PIC® cu alte componente periferice sau dispo­zitive când vă dezvoltaţi dispozitivele prototip. Fiecare exemplu conţine descriere detaliată şi comentarii asupra programului. Codurile de înregistrare pentru aceste compilatoare pot fi obţinute online de la MikroElektronika.

SUPORT TEHNIC GRATUIT PE VIAÞÃ
Ne gândim întotdeauna cu un pas înaintea utilizatorilor noştri pentru a le prezenta cele mai bune soluţii înainte ca aceştia să lanseze problema. MikroElektronika ştie cât de important este să te poţi baza pe cineva în momente grele ale unui proiect, confruntat cu termene limită sau atunci când se doreşte răs­punsul la o simplă întrebare de bază care blo­chează proiectul o vreme. Înţelegem cât de important este acest lucru pentru oameni şi astfel Departamentul nostru de Suport este unul dintre stâlpii de bază ai companiei. MikroElektronika oferă suport tehnic gratuit pe viaţă, astfel că dacă ceva merge prost, vom fi pregătiţi şi doritori să vă ajutăm!

GAMÃ LARGÃ DE MICROCONTROLERE PIC SUPORTATE
SISTEMUL DE DEZVOLTARE EASYPIC™6 SUPORTÃ O GAMÃ LARGÃ DE MICROCONTROLERE CARE NUMÃRÃ PESTE 120 DE MICROCONTROLERE PIC®. MICROCONTROLERELE PIC® NOI LANSATE VOR FI SUPORTATE CU NOI VERSIUNI DE SOFTWARE PICFLASH™, ACTUALIZAT ÎN MOD REGULAT.

CEA MAI MARE VALOARE A BANILOR
LA $139 (PLUS P&P ŞI OPÞIUNI) EASYPIC™6 DÃ O BUNÃ
VALOARE BANILOR. DE ASEMENEA, DACÃ VEÞI COMANDA PLACA CU UNUL DIN CELE PATRU COMPILATOARE (COMPILATORUL mikroC, mikroBASIC SAU mikroPASCAL PRO),
COMPILATOARELE VÃ VOR COSTA CU PÂNÃ LA 25% MAI PUÞIN. CREDEM CÃ ACEASTA REPREZINTÃ CEA MAI BUNÃ VALOARE BANILOR DE PE PIAÞÃ.

Copyright ©2010 MikroElektronika. Toate drepturile rezervate. MikroElektronika, logo-ul MikroElektronika şi alte mărci comerciale MikroElektronika sunt proprietatea MikroElektronika. Toate celelalte mărci comerciale sunt proprietatea respectivilor deţinători.

GET IT NOW - www.mikroe.com>